(1) f = arctan(x)とその逆関数をgと表すことにする. f∘g = g∘f = xを示せ。
(2) fとgを実数の範囲でマクローリン展開せよ。また、級数が収束するxの範囲を示せ。
(3) h(x) = xとする。h(x)をfの無限級数で表したものをh_f(x),gの無限級数で表したものをh_g(x)とする。 h_f(x)とh_g(x)を求め、それぞれの関数のxの範囲も求めよ。 ただし、fの無限級数とは、X_0+X_1f(x)+X_2f^2(x)+...+X_nf^n(x)+...のことである(X_nは定数)。 (4) (i) F(x)を連続かつ正則な関数(逆関数が存在する). (ii) G(x)を連続. (iii) F(x)とG(x)はともにべき級数が存在する. ここで, (i),(ii),(iii)をすべて満たすようなxの範囲が存在するとして以下の問いに答えよ. G(x)は必ずF(x)の二重級数か級数で表すことができることを示せ. (5) xe^xをarctan(x)の級数か二重級数で表せ.またそれを満たすようなxの範囲を求めよ. (6) 以下の関数がarctan(x)の二重級数あるいは級数で表現できるかどうかを示し,できるならばその表示を与えよ. (a) sinx (b) cosx (c) tanx (d) logx (e) e^x (f) 1/(x^2+1)
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No.76910 - 2021/07/23(Fri) 16:25:44
| ☆ Re: 二重級数と逆関数の問題 / ast | | | # 案の定コメント付かないですけど, なんとなくどこか妙な感じを受ける問題なんですよね……
まず, なんかゴチャゴチャ問題がたくさんあるようでも, おそらく本問の論理的な骨子は (4) だけで, (1)-(3) はそれを調べるための具体例かつ道具作りで, (5),(6) は (4) を具体例で実際に書き出してみるだけの話なので (4) が何してるのかが分かればそれらの具体例は細かく考察する必要も特にないと思う. # と言っても, (4) の論理をなぞるためにどれかの具体例を実際にいじってみることにはなるのだろうけれど.
ただまあ全般的に言えるのは, 問題文の表現があまりはっきりしない部分がいくつもあって, どういう形の答え (級数の表示の仕方, 二重級数の提示の仕方) を要求しているのか出題意図がうまくよみとれないので, そのあたりはどうしても歯切れの悪い応え方しかできない.
%---- (とりあえずは読み飛ばしてもいい) ↓ここから ----% (1)-(3) も個別の問題としてみると何が訊きたいのか出題意図が分からない部分があるので個別に指摘してみますが:
(1) は逆函数の定義に見えるので, ぱっと見では示すべきことには思えません. そうは言っても, 示せというからには何らかの仕方で証明可能なように arctan とその逆 (というか tan) を定式化しているのだろうとは察せますが, いかんせんその定式化が提示されないと何とも言えない. # 例えば冪級数なり積分なりで定式化されてるなら函数の合成が計算できる状況なら証明できると思われる. ## f,g が級数で定義されてて冪級数の合成で各次数の係数の計算法が与えられてるというような状況が ## がこういう場合割と典型的かと思うけれど, (2) で冪級数を求めさせてるのでそれはなさそう.
(2) も, arctan のほうは微分がわかってて冪級数の項別微分・項別積分可能性が既知ならまあよくある問題かなというところだけど, tan のほうは閉じた形で厳密に書くのはベルヌイ数だかオイラー数だか必要なのでちょっと引っかかるものがある. # 適当な次数までの展開 (剰余項はランダウのoなどで漸近的に表す) を提示させたいのだろうか……?
(3) は (2) で導出した (x の) 冪級数の x を f, g に置き換えるだけの自明な話に見える. のだけど, > h(x)をfの無限級数で表したものをh_f(x),gの無限級数で表したものをh_g(x) っていうのが結局 h(x)=h_f(x)=h_g(x) なので (h の下付き添え字がどこまでか分からんことも含めて) 何が言いたいのかよく分からない (表示の形式が違うと言いたいのは分かる). この場合, h(x)=h~(f) とか h(x)=h_[x](g) のように f や g が (冪級数表示の) 引数と分かるような記号法だったらまだ納得できる. %--- ここまで↑ ----%
で, 肝心の (4) ですけど, (3) で x が f の冪級数に書けてる (同じ論法で x が F の冪級数に書ける) から, それを例えば x=φ(F) のように書けば (G(x) は最初から冪級数表示されてるとして) G(x) = G(φ(F)) = (G∘φ)(F) というように合成すれば右辺は F の冪級数の冪級数だから, それは F の二重級数だ, という筋書きなのはまあわかる. が, 最初に書いたように, 最終的にどういう形での二重級数の提示が要求されているのかという出題意図まではわからない. # 論理的には F が冪級数表示されてるときに 各次数の冪 F^n を形式的に展開して整理すれば # G(x) は係数が二重級数であるような F の冪級数ができあがるのだろうが, 実際に計算して ??-記法などの # 係数が閉じた形の式になっているようにできることは少ないと思うので, 小さい次数のところをいくつか書いて # のこりはランダウの記号などで誤魔化すか, あるいはそもそも冪級数の冪級数になってればOKとするのか # その辺はこの問題文だけだと全く読み取れないので, この問題を含めてどういう枠組みでやってるのか # この問題の外側をみないといけない話ではないかと思う.
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No.76937 - 2021/07/24(Sat) 23:37:37 |
| ☆ Re: 二重級数と逆関数の問題 / 編入受験生 | | | > # 案の定コメント付かないですけど, なんとなくどこか妙な感じを受ける問題なんですよね…… > > まず, なんかゴチャゴチャ問題がたくさんあるようでも, おそらく本問の論理的な骨子は (4) だけで, (1)-(3) はそれを調べるための具体例かつ道具作りで, (5),(6) は (4) を具体例で実際に書き出してみるだけの話なので (4) が何してるのかが分かればそれらの具体例は細かく考察する必要も特にないと思う. > # と言っても, (4) の論理をなぞるためにどれかの具体例を実際にいじってみることにはなるのだろうけれど. > > ただまあ全般的に言えるのは, 問題文の表現があまりはっきりしない部分がいくつもあって, どういう形の答え (級数の表示の仕方, 二重級数の提示の仕方) を要求しているのか出題意図がうまくよみとれないので, そのあたりはどうしても歯切れの悪い応え方しかできない. > > > %---- (とりあえずは読み飛ばしてもいい) ↓ここから ----% > (1)-(3) も個別の問題としてみると何が訊きたいのか出題意図が分からない部分があるので個別に指摘してみますが: > > (1) は逆函数の定義に見えるので, ぱっと見では示すべきことには思えません. そうは言っても, 示せというからには何らかの仕方で証明可能なように arctan とその逆 (というか tan) を定式化しているのだろうとは察せますが, いかんせんその定式化が提示されないと何とも言えない. > # 例えば冪級数なり積分なりで定式化されてるなら函数の合成が計算できる状況なら証明できると思われる. > ## f,g が級数で定義されてて冪級数の合成で各次数の係数の計算法が与えられてるというような状況が > ## がこういう場合割と典型的かと思うけれど, (2) で冪級数を求めさせてるのでそれはなさそう. > > (2) も, arctan のほうは微分がわかってて冪級数の項別微分・項別積分可能性が既知ならまあよくある問題かなというところだけど, tan のほうは閉じた形で厳密に書くのはベルヌイ数だかオイラー数だか必要なのでちょっと引っかかるものがある. > # 適当な次数までの展開 (剰余項はランダウのoなどで漸近的に表す) を提示させたいのだろうか……? > > (3) は (2) で導出した (x の) 冪級数の x を f, g に置き換えるだけの自明な話に見える. のだけど, > > h(x)をfの無限級数で表したものをh_f(x),gの無限級数で表したものをh_g(x) > っていうのが結局 h(x)=h_f(x)=h_g(x) なので (h の下付き添え字がどこまでか分からんことも含めて) 何が言いたいのかよく分からない (表示の形式が違うと言いたいのは分かる). この場合, h(x)=h~(f) とか h(x)=h_[x](g) のように f や g が (冪級数表示の) 引数と分かるような記号法だったらまだ納得できる. > %--- ここまで↑ ----% > > で, 肝心の (4) ですけど, (3) で x が f の冪級数に書けてる (同じ論法で x が F の冪級数に書ける) から, それを例えば x=φ(F) のように書けば (G(x) は最初から冪級数表示されてるとして) G(x) = G(φ(F)) = (G∘φ)(F) というように合成すれば右辺は F の冪級数の冪級数だから, それは F の二重級数だ, という筋書きなのはまあわかる. が, 最初に書いたように, 最終的にどういう形での二重級数の提示が要求されているのかという出題意図まではわからない. > # 論理的には F が冪級数表示されてるときに 各次数の冪 F^n を形式的に展開して整理すれば > # G(x) は係数が二重級数であるような F の冪級数ができあがるのだろうが, 実際に計算して ??-記法などの > # 係数が閉じた形の式になっているようにできることは少ないと思うので, 小さい次数のところをいくつか書いて > # のこりはランダウの記号などで誤魔化すか, あるいはそもそも冪級数の冪級数になってればOKとするのか > # その辺はこの問題文だけだと全く読み取れないので, この問題を含めてどういう枠組みでやってるのか > # この問題の外側をみないといけない話ではないかと思う.
何が言いたいのか全く分からないですね。 あらかじめ決められた箱庭の問題しか答えられないと思うのは大きな間違いです。 (1)は定義から明らかではありません。 逆関数の定義はこのような形ではないです。
(2)は普通にマクローリン展開すればいいだけ。
(3)はfとgの無限級数の形で表示しろって、そして無限級数の形まで与えている。
これで、問題の意味が分からないと思うのならそれはあなたの数学力が低いからと思わざる終えないです。
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No.76939 - 2021/07/25(Sun) 02:15:31 |
| ☆ Re: 二重級数と逆関数の問題 / ast | | | 指摘した内容に掠りもしてないので何を反論したつもりなのか全く分からないが, あなたがそう思うならそれでいいんじゃないかな. きちんと問題と質問が成立してるなら誰かが答えるでしょうし.
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No.76942 - 2021/07/25(Sun) 04:25:12 |
| ☆ Re: 二重級数と逆関数の問題 / 編入受験生 | | | > 指摘した内容に掠りもしてないので何を反論したつもりなのか全く分からないが, あなたがそう思うならそれでいいんじゃないかな. > きちんと問題と質問が成立してるなら誰かが答えるでしょうし.
それでいいと思うなら、わざわざ返事しなくていいです。 いちいち突っかかってくるのはなぜですか? あのような返事をされたら誰でも怒りますよね。 あなたが人を怒らせるようなコメントをしたんですよ? わからないなら、答えなくていいですよね。 いちいち、お前の問題が悪いとかそんなコメントされるいわれはありません。 私は、頭のいい人からの解答を待っているんです。 どのような形であれ、問題に対する解答をつけてくれますからね。
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No.76950 - 2021/07/25(Sun) 15:53:01 |
| ☆ Re: 二重級数と逆関数の問題 / ast | | | No.76952 - 2021/07/25(Sun) 16:28:36 |
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