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極限 / 灰根
数列 a[1]=√2,a[2]=(√2)^√2,a[3]=(√2)^(√2)^(√2),…は漸化式 a[n+1]=(√2)^a[n] (n=1,2,…)を満たしている。このとき、lim[n→∞]a[n]=2であることを示せ。なお、e>2であることは事実として用いても良い。
No.45310 - 2017/08/12(Sat) 16:37:46

Re: 極限 / らすかる
f(x)=(√2)^xとおくと
f'(x)=(log√2)(√2)^x
f(2)=2, f'(2)=log2なので
直線g(x)=(log2)(x-2)+2は(2,2)でf(x)に接する。
従って(√2)^x≧(log2)(x-2)+2(等号はx=2のとき)
これを使って
a[n]<2のとき
a[n+1]=(√2)^a[n]>(log2)(a[n]-2)+2なので
b[1]=√2,b[n+1]=(log2)(b[n]-2)+2とおけば
n≧2のときa[n]>b[n]
b[n]の漸化式からlim[n→∞]b[n]=2
(ここでe>2からlog2<1であることを使っている)
またa[n]<2のときa[n+1]<2だから任意のkに対してa[k]<2
従ってb[n]<a[n]<2から
2=lim[n→∞]b[n]≦lim[n→∞]a[n]≦2なので
lim[n→∞]a[n]=2

No.45319 - 2017/08/12(Sat) 18:36:28

Re: 極限 / IT
別解(略解)
数学的帰納法により,任意の自然数nについて√2≦a[n]<2.
a[n+1]/2 = {(√2)^a[n]}/2=(√2)^(a[n]-2)
自然対数をとると log(a[n+1])-log2=(a[n]-2)(1/2)log2
平均値の定理により log2 - log(a[n+1])=(2-a[n+1])(1/c) となるc (a[n+1]<c<2)がある。
よって、0<2-a[n+1]=(1/2)c(log2)(2-a[n])<(log2)(2-a[n]) <((log2)^n)(2-a[1]) →0(n→∞) (∵0<log2<1)

No.45322 - 2017/08/12(Sat) 18:59:41
高3 / ケルン
再掲させていただきます。

【問題】
z軸中心、半径2の円柱のうち、z≧0かつ3x+z≦3を満たす部分をKとおく。

(1)Kの体積Vを求めよ。
(2)Kの側面積Sを求めよ。

【解答】
(1)8π+9√3 (2)8π+12√3

解き方の解説をお願いします。

No.45307 - 2017/08/12(Sat) 14:47:00

Re: 高3 / エンヴィー
まずは図を描いて図形のイメージを膨らませます。
すると竹を斜めに切った先の部分の下から1/4を切り落とした図形が注目すべき図形であるとわかります。

解き方ですが、積分の王道的な解き方が有効です。
図形を細かく切り刻み、その(1)微小体積(2)微小側面積を求め、切り刻んだすべてについて足しあげれば求めるべきものはでます。
この問題の場合、z-x平面に平行な平面で切り刻むとうまくいくでしょう。

(1)x~x+Δx間における微小体積を求めます。微小体積は厳密には直方体ではないですが、厳密の場合と比べても、体積の比率は1に限りなく等しいのでこれでよいのです。
横の長さがΔx, 高さが3-3xであると確認してください。高さはx^2+y^2=4の関係から、y=√(4-x^2)なので、2√(4-x^2)となります。

以上から、微小体積はΔV=2(3-3x)√(4-x^2)Δx, 求める体積はx=-2から1の範囲でそれらを足し上げ、
V=∫_(-2)^(1){2(3-3x)√(4-x^2)}dxとなります。

(2)同様に、x~x+Δx間における微小側面積を求めます。ここで注意すべきことがあります。
例えば、巨視的に見て同じ斜面でも、ツルツルの斜面と階段状になった斜面では、斜面部分の表面積はことなります。
この(2)についても同じことが言えます。すなわち、円柱の円の部分を再現した場合、底面が等脚台形の角柱となり、直方体の場合と側面積を比べると、無視できない比があります。(2)では、これを考慮する必要があるのです。

等脚台形の足の長さを求めましょう。x^2+y^2=4のxにおける傾きをy'とすると、三平方の定理から、√(1+y'^2)×Δxです。
これと、高さ3-3xをかけると縦かける横で、側面積のひとつが分かります。角柱の側面積は2つあります。よってこれを2倍。

すなわち、微小側面積ΔS=2(3-3x)√(1+y'^2)Δx
よって、S=∫_(-2)^(1)2(3-3x)√(1+y'^2)dx

厳密性は知りませんが、大まかな考え方はこんな感じだと思います。

No.45318 - 2017/08/12(Sat) 18:22:28

Re: 高3 / Kenji
(1)
全体の図形を(1/2)倍して考える。
すなわちz軸中心、半径1の円柱のうち、z≧0かつ3x+z≦3/2を満たす部分をKとおく。
このときKの体積は(1/8)倍となっている。
V/8=∫[-1→1/2]{2√(1-x^2)}{3/2-3x}dx
V/48=∫[-1→1/2]√(1-x^2)(1/2-x)dx
x=cosθとおいて、x:-1→1/2のときθ:π→π/3とするとdx/dθ=-sinθ
よって
V/48
=∫[π→π/3] sinθ(1/2-cosθ)(-sinθ) dθ
=∫[π/3→π] sinθ(1/2-cosθ)sinθ dθ
=∫[π/3→π] (1/2)(sinθ)^2-(sinθ)^2cosθ dθ
=∫[π/3→π] (1/4)(1-cos2θ)-(sinθ)^2cosθ dθ
=∫[π/3→π] (1/4)-(1/4)cos2θ-(sinθ)^2cosθ dθ
=∫[π/3→π] {(1/4)θ-(1/8)sin2θ-(1/3)(sinθ)^3}' dθ
=(1/4){π-π/3}-(1/8){0-√3/2}-(1/3){0-3√3/8}
=π/6+√3/16+√3/8
=π/6+(3/16)√3
∴V=8π+9√3
(答)V=8π+9√3

(2)
全体の図形を(1/2)倍して考える。このときKの面積は(1/4)倍となっている。
原点を中心とするxy平面上の単位円x^2+y^2=1上で、
側面の一端(1/2,√3/2)から側面の中央(-1,0)まで左回りに移動する動点Pを考える。
(1/2,√3/2)からの円周上の道のりがθであるとき(ただし0≦θ≦(2/3)π)
Pの座標は(cos(θ+π/3),sin(θ+π/3))であり、
この点における側面の高さ(z方向の幅)は3/2-3cos(θ+π/3)である。
よって側面積の半分は
S/8
=∫[0→(2/3)π] 3/2-3cos(θ+π/3) dθ
=∫[0→(2/3)π] {(3/2)θ-3sin(θ+π/3)}' dθ
=(3/2){(2/3)π-0}-3{0-√3/2}
=π+(3/2)√3
∴S=8π+12√3
(答)S=8π+12√3

No.45328 - 2017/08/12(Sat) 23:16:39
三角関数 / rua
θが0≦θ≦πの範囲を動くとき、θ-π/4は -π/4≦θ-π/4≦3/4πの範囲を動く。sin(θ-π/4)のとり得る値の範囲は-1/√2≦sin(θ-π/4)≦1となる。
1がでる理由が分かりません。3/4πは135°なので、1/√2かと思いました。よろしくお願いします。

No.45304 - 2017/08/12(Sat) 12:04:18

Re: 三角関数 / らすかる
1になるのはθ-π/4=π/2のときです。
No.45305 - 2017/08/12(Sat) 12:28:47

Re: 三角関数 / rua
問題全体はこんな感じです…
No.45306 - 2017/08/12(Sat) 14:45:44

Re: 三角関数 / らすかる
問題全体を書かれても回答は変わりません。
sin(θ-π/4)は
θ-π/4=-π/4のとき最小値-1/√2、
θ-π/4=π/2のとき最大値1をとりますので
-1/√2≦sin(θ-π/4)≦1となります。
θ-π/4=(3/4)πのときの値は最小値でも最大値でもありません。

No.45308 - 2017/08/12(Sat) 15:02:22
領域の最大最小 / 蚊
大問2の(1)(2)で
(1)ではx+y=k
(2)ではx−y=k
と置いて解いてるのですが、意味がさっぱりわかりません。
よろしくお願いします。

No.45302 - 2017/08/12(Sat) 11:35:36

Re: 領域の最大最小 / 蚊
解説です。
No.45303 - 2017/08/12(Sat) 11:36:18
(No Subject) / 高三
一般に、x=f(t),y=g(t)で定義される曲線がx軸対称、あるいはy軸対称であることを示すには、それぞれ何が云えれば良いのですか?
No.45290 - 2017/08/11(Fri) 23:03:23

Re: / らすかる
x軸対称⇔
任意のuに対してf(v)=f(u),g(v)=-g(u)が成り立つvが存在する

y軸対称⇔
任意のuに対してf(v)=-f(u),g(v)=g(u)が成り立つvが存在する

No.45298 - 2017/08/12(Sat) 05:48:15

Re: / 高三
>らすかるさん

では、f(t)=cost,g(t)=sin2t (0≦t≦2π)のときには、具体的に何を示せば良いのでしょうか?

No.45309 - 2017/08/12(Sat) 16:28:45

Re: / らすかる
任意のu(0≦u≦2π)に対してv=2π-uととれば0≦v≦2πであり
f(v)=cos(2π-u)=cos(u)=f(u)
g(v)=sin(2(2π-u))=sin(-2u)=-sin(2u)=-g(u)
よってx軸対称
任意のu(0≦u≦2π)に対して
0≦u<πのときv=u+π
π≦u≦2πのときv=u-π
ととれば0≦v<2πであり
f(v)=cos(u±π)=-cos(u)=-f(u)
g(v)=sin(2(u±π))=sin(2u)=g(u)
よってy軸対称

No.45314 - 2017/08/12(Sat) 17:53:23

Re: / 高三
有難うございました。
No.45340 - 2017/08/13(Sun) 15:00:20
漸化式 / bigsky
特性方程式のかたちの漸化式なんですが写真の通りです。お願いします。
No.45281 - 2017/08/11(Fri) 22:23:48

Re: 漸化式 / らすかる
b[n]=a[n]-αのようにおいて等比数列を作るのは
数列の解法の基本です。
思い付けないのであれば暗記しましょう。

No.45287 - 2017/08/11(Fri) 22:41:01
複素数の絡んだ計算 / ふなっし
c,zを複素数,iを虚数単位とします。
|iz+2|=|cz+1|
という条件のもと、cを求めるにはどう計算をすればいいですか?
教えてください。

No.45279 - 2017/08/11(Fri) 22:18:29

Re: 複素数の絡んだ計算 / X
条件式の数が足りません。

cを求める場合は実部、虚数部の二つに対する
連立方程式が必要になります。
その意味で、条件式が足りません。

No.45285 - 2017/08/11(Fri) 22:33:04

Re: 複素数の絡んだ計算 / IT
|iz+2|=|cz+1|…(1)
z=0のときは解なし.
z≠0のとき (1)の両辺をzで割って
 |i+2/z|=|c+1/z|
 よって,cは中心-1/zで半径|i+2/z|の円周上にある。

こういうことでしょうか?

No.45292 - 2017/08/11(Fri) 23:50:13

Re: 複素数の絡んだ計算 / ふなっし
>Xさま
>ITさま


Xさまのご指摘通り、条件を記し忘れておりました。
|z|=1
という条件があります。
大変ご迷惑をおかけしました。
よろしくお願いします。

No.45325 - 2017/08/12(Sat) 21:32:32
Σ / ζ
Σ[a(n),{n}]って、どういう意味ですか?
No.45275 - 2017/08/11(Fri) 21:55:56

Re: Σ / らすかる
そこだけでなくまわりの式や文も書いて貰えれば
答えられるかも知れません。

No.45276 - 2017/08/11(Fri) 22:05:36

Re: Σ / ζ
普通のΣって、Σ[a(k),{k=1~n}]とかじゃないですか?
そのΣの上にnが乗っていなくて下だけあるものです。
どういう意味なのか分からなくて…

No.45277 - 2017/08/11(Fri) 22:15:03

Re: Σ / ζ
あと、Σ[a(i)+a(j),{i<j}]というのも意味が分からないです。
No.45278 - 2017/08/11(Fri) 22:18:08

Re: Σ / らすかる
式はそれだけで意味が一通りに決まるとは限りません。
正しい意味はまわりの式や文から判断する必要があります。
まわりの式や文を書いてくれないと
デタラメな予想しか言えませんが、
その式だけから予想するとしたら、
nの定義域全体に関してa(n)を合計する
という意味かも知れません。

No.45280 - 2017/08/11(Fri) 22:21:35

Re: Σ / らすかる
Σ[i<j]a(i)+a(j) は
a( )の添え字として定義されている範囲内の値をとる
iとjがあってi<jであるもの全てに関して
a(i)+a(j)の合計をとる
という意味です。

# こちらも、まわりの式や文を書いてくれれば
# もっとわかりやすく書けますが、
# 条件が何も書かれていないと
# 抽象的なことしか書けません。

No.45282 - 2017/08/11(Fri) 22:24:26

Re: Σ / ζ

これは、高校数学では習わないですよね?
あと、二重Σも高校数学で学びましたっけ?

No.45283 - 2017/08/11(Fri) 22:28:27

Re: Σ / ζ
英語で書かれた数学の文献を読んでて、こんなの高校数学で習ったっけ!?
となりました。

No.45284 - 2017/08/11(Fri) 22:31:15

Re: Σ / らすかる
二重Σは単にΣが二重になっているだけなので
高校数学範囲でしょう。

# 例えばsin(sin(x))という「二重サイン」は
# 習いませんが、この式は高校数学範囲ですよね。

No.45286 - 2017/08/11(Fri) 22:36:54

Re: Σ / ζ
(n-1)Σ[a(i),{i}]=Σ[a(i)+a(j),{i<j}]になるのは、どうしてですか?
a(1),a(2),...,a(n)
質問ばかりですいません。

No.45288 - 2017/08/11(Fri) 22:42:46

Re: Σ / IT
まずは,何を意味しているかの確認も含めて、n=1,2,3,4のときを考えてみてはどうでしょう。
No.45289 - 2017/08/11(Fri) 22:53:38

Re: Σ / ζ
あれから暫く考えたのですが、分からなかったです。
詳しい解説をお願いします。

No.45291 - 2017/08/11(Fri) 23:30:57

Re: Σ / IT
> (n-1)Σ[a(i),{i}]=Σ[a(i)+a(j),{i<j}]になるのは、どうしてですか?

n= 2 のとき、左辺がどうなるか分かりますか? 右辺がどうなるか分かりますか?

らすかるさんの回答No.45282をもう一度よく読んでください。

また、できれば、該当箇所(少し前の行も含めて)を画像で載せていただくといいと思います。

No.45293 - 2017/08/11(Fri) 23:54:17

Re: Σ / ζ
あれからまた暫く考えて分かりました。
Σ[a(i),{i}]=a(1)+a(2)+… +a(n)のことですよね。
ご回答どうもありがとうございました。

No.45294 - 2017/08/12(Sat) 00:13:58
展開図の種類 / エマ
縦横高さの長さが1センチ1センチ2センチの直方体の展開図の種類は何通りあるのか教えてください。
No.45273 - 2017/08/11(Fri) 21:29:26

Re: 展開図の種類 / らすかる
29通りです。
No.45274 - 2017/08/11(Fri) 21:48:54

Re: 展開図の種類 / エマ
らすかるさん、ありがとうございました。
27通りしか出せなかったのであと2通り考えてみます。

No.45324 - 2017/08/12(Sat) 20:54:13
定積分 / 天空中央駅
次の定積分の求め方を教えてください。

?@∫[0,π]【xsinx/{3+(sinx)^2}】dx
?A∫[0,π/2]{xsinx/(1+cosx)+xcosx/(1+sinx)}dx

どうぞよろしくお願いします。

No.45266 - 2017/08/11(Fri) 17:53:21

Re: 定積分 / X
(1)
(与式)=∫[0,π/2]{xsinx/{3+(sinx)^2}}dx
+∫[π/2,π]{xsinx/{3+(sinx)^2}}dx
第二項において
t=π-x
と置くことにより
(与式)=∫[0,π/2]{xsinx/{3+(sinx)^2}}dx
-∫[π/2,0]{(π-t)sint/{3+(sint)^2}}dt
=∫[0,π/2]{xsinx/{3+(sinx)^2}}dx
+∫[0,π/2]{(π-x)sinx/{3+(sinx)^2}}dx
=π∫[0,π/2]{sinx/{3+(sinx)^2}}dx
=π∫[0,π/2]{sinx/{4-(cosx)^2}}dx
=π∫[0,π/2]{sinx/{(2-cosx)(2+cosx)}}dx
=(π/4)∫[0,π/2]{1/(2-cosx)+1/(2+cosx)}sinxdx
=(π/4)[log(2-cosx)-log(2+cosx)][0,π/2]
=(π/4)log3

(2)
(与式)=∫[0,π/4]{xsinx/(1+cosx)+xcosx/(1+sinx)}dx
+∫[π/4,π/2]{xsinx/(1+cosx)+xcosx/(1+sinx)}dx
第二項において
x=π/2-t
と置くと
(与式)=∫[0,π/4]{xsinx/(1+cosx)+xcosx/(1+sinx)}dx
-∫[π/4,0]{(π/2-t)cost/(1+sint)+(π/2-t)sint/(1+cost)}dt
=∫[0,π/4]{xsinx/(1+cosx)+xcosx/(1+sinx)}dx
+∫[0,π/4]{(π/2-x)cosx/(1+sinx)+(π/2-x)sinx/(1+cosx)}dx
=(π/2)∫[0,π/4]{sinx/(1+cosx)+cosx/(1+sinx)}dx
=(π/2)[-log(1+cosx)+log(1+sinx)][0,π/4]
=(π/2)log2

No.45270 - 2017/08/11(Fri) 18:26:09

Re: 定積分 / 天空中央駅
回答ありがとうございました。
No.45272 - 2017/08/11(Fri) 19:08:08
(No Subject) / がん
BC=a,CA=b,AB=cとして△ABCの面積を三通りで表してa,bをcで表しました。cosAもsinAも求めて鈍角三角形なのもわかりました。ここからヘロンの公式を使って解いた解答を教えて下さい。よろしくお願いします。
No.45265 - 2017/08/11(Fri) 17:52:26

Re: / がん
解答は4√7/7です。自分がヘロンの公式を使うと違う解答になってしまいます。
No.45267 - 2017/08/11(Fri) 17:53:54

Re: / らすかる
> ここからヘロンの公式を使って解いた解答を教えて下さい。
それであれば「ここから」の前までの計算を書いて下さい。

No.45269 - 2017/08/11(Fri) 18:06:46

Re: / がん
> > ここからヘロンの公式を使って解いた解答を教えて下さい。
> それであれば「ここから」の前までの計算を書いて下さい。


ここまでは解答と同じです。このあと私は
√2c×c×1/2×sinA=√7c^2/4という風に△ABCの面積を示しました。
ヘロンの公式を用いて△ABC面積をcを使って表してcの方程式をつくろうとしました。しかし、今もう一度ヘロンの公式で面積をcを使って表したら上記の面積と同じになりました。
cの方程式をつくろうとしました。

No.45295 - 2017/08/12(Sat) 01:11:17

Re: / がん
すみません。最後のcの方程式をつくろうとしました。はミスです。
No.45296 - 2017/08/12(Sat) 01:12:58

Re: / らすかる
> 今もう一度ヘロンの公式で面積をcを使って表したら上記の面積と同じになりました。
これは「自己解決した」ということでいいんですよね?

No.45297 - 2017/08/12(Sat) 05:45:34

Re: / がん
そうなりますね(笑)
でもこれだと面積二通りに表せていないのでヘロンの公式だと解けないということになりますね。
いろいろと面倒かけましたヽ(;▽;)ノ
ありがとうございました。

No.45299 - 2017/08/12(Sat) 06:44:11
数列 / rua
1/2がどうして出てくるのが分かりません。
よろしくお願いします

No.45261 - 2017/08/11(Fri) 17:14:34

Re: 数列 / らすかる
1/{k(k+1)}-1/{(k+1)(k+2)}
=(k+2)/{k(k+1)(k+2)}-k/{k(k+1)(k+2)}
={(k+2)-k}/{k(k+1)(k+2)}
=2/{k(k+1)(k+2)}
なので
1/{k(k+1)(k+2)}
=(1/2){1/{k(k+1)}-1/{(k+1)(k+2)}}
です。

No.45262 - 2017/08/11(Fri) 17:26:35
Re: Re:弧度法 / 前進
ラジアンはこの長さと角度の関係ですが半径はいつも1で
半径を2とかにすると値は変わるのではないでしょうか?

宜しくお願い致します。

No.45259 - 2017/08/11(Fri) 17:03:40

Re: Re:弧度法 / らすかる
ラジアンは「半径が1の時の弧の長さ」に対応する角度です。
No.45263 - 2017/08/11(Fri) 17:27:51

Re: Re:弧度法 / たなお
半径が2倍になると、弧の長さも2倍になりますよね。

ラジアン = 弧の長さ/半径

という関係が成り立っており、半径と弧が(つまり分母と分子が)同時に何倍になろうと、ラジアンに影響はありません。
なので半径が1でも2でも問題ありません。

No.45264 - 2017/08/11(Fri) 17:33:09
高2 / とりくる
(2sin2θsin6θ)/(1+2cosθ)
ただし0<θ<π/6とする。

この取りうる値の範囲を教えてください。(評価の仕方です、微分しようとしたら歯がたちませんでした)

No.45257 - 2017/08/11(Fri) 16:50:07

Re: 高2 / とりくる
(2sin2θsin6θ)/(1+2cos2θ)でした!分母が2シータでした
No.45260 - 2017/08/11(Fri) 17:05:37

Re: 高2 / らすかる
sin6θ=sin(2θ+4θ)
=sin2θcos4θ+sin4θcos2θ
=sin2θcos4θ+2sin2θ(cos2θ)^2
=sin2θ{cos4θ+2(cos2θ)^2}
=sin2θ{2(cos2θ)^2-1+2(cos2θ)^2}
=sin2θ{4(cos2θ)^2-1}
=sin2θ(2cos2θ+1)(2cos2θ-1)
なので
(2sin2θsin6θ)/(1+2cos2θ)
={2sin2θsin2θ(2cos2θ+1)(2cos2θ-1)}/(1+2cos2θ)
=2(sin2θ)^2(2cos2θ-1)
=2{1-(cos2θ)^2}(2cos2θ-1)
見やすいようにcos2θ=tとおくと
0<θ<π/6から1/2<t<1であり、
(与式)=2(1-t^2)(2t-1)
=-2(t+1)(2t-1)(t-1)
これは3次の係数が負でt=-1,1/2,1で0になる三次関数なので
1/2<t<1では極大値以下の正の値を全てとる。
微分すると
-2(2t-1)(t-1)-4(t+1)(t-1)-2(t+1)(2t-1)
=-4(3t^2-t-1)
3t^2-t-1=0の解はt=(1±√13)/6であり
極大値をとるt=(1+√13)/6のとき
(与式)=2(1-t^2)(2t-1)=2{1-(t+1)/3}(2t-1) (∵t^2=(t+1)/3)
=-2(2t^2-5t+2)/3
=-2(2(t+1)/3-5t+2)/3
=2(13t-8)/9
=2(13(1+√13)/6-8)/9
=(13√13-35)/27
となるので、
(2sin2θsin6θ)/(1+2cos2θ)がとる値の範囲は
0<(2sin2θsin6θ)/(1+2cos2θ)≦(13√13-35)/27
(等号はcos2θ=(1+√13)/6のとき)

No.45268 - 2017/08/11(Fri) 18:00:49
らすかるさん / こうたろう
ありがとうございました!とても助かりました!
No.45254 - 2017/08/11(Fri) 14:24:07
平方根の計算…? / こうたろう
積分の問題で平方根の計算が出たのですが全くわかりません。

写真の矢印の過程がわかりません。よろしくお願いします

No.45252 - 2017/08/11(Fri) 14:08:16

Re: 平方根の計算…? / らすかる
[3]√(27/2)
=[3]√{(27/8)×4}
=[3]√(27/8)・[3]√4
=[3]√{(3/2)^3}・[3]√4
=(3/2)[3]√4
=(3[3]√4)/2
です。

No.45253 - 2017/08/11(Fri) 14:13:00
高3 / ケルン
【問題】
z軸中心、半径2の円柱のうち、z≧0かつ3x+z≦3を満たす部分をKとおく。

(1)Kの体積Vを求めよ。
(2)Kの側面積Sを求めよ。

【解答】
(1)8π+9√3 (2)8π+12√3

解き方の解説をお願いします。

No.45251 - 2017/08/11(Fri) 14:08:00

Re: / X
(1)
条件から
0≦z≦3-3x
∴V=∫∫[D](3-3x)dxdy
(D:x^2+y^2≦4,z=0)
ここで
x=rcosθ
y=rsinθ
と置くと、ヤコビヤンをJとして
J=r
V=∫[θ:0→2π]∫[r:0→2](3-3rcosθ)rdrdθ
=∫[θ:0→2π][(3/2)r^2-(r^3)cosθ][r:0→2]dθ
=∫[θ:0→2π](6-8cosθ)dθ
=12π

(2)
条件から
S=∫[0→2π]z・2dθ
=2∫[0→2π](3-3x)dθ
=2∫[0→2π](3-3・2cosθ)dθ
=12π

No.45256 - 2017/08/11(Fri) 15:32:04

Re: 高3 / ケルン
>Xさん

答えが合わないようですが…。

No.45271 - 2017/08/11(Fri) 19:07:38
(No Subject) / ぎゃっぷ
軌跡と領域の問題です。

座標平面において2つの曲線C:y=ax^2+bxとD:y=x^3を考える。ただしa,b実数でa>0,b<0を満たすとする。
C,Dが異なる3つの交点を持ちCとDが囲む2つの領域のうち左側の領域の面積と右側の領域の面積の比が5:32となるようにa,bが動くときCの通過する領域を図示せよ。
難しくてやはり解けませんでした
よろしくお願いします

No.45248 - 2017/08/11(Fri) 13:50:27

略解 / angel
もうちょっと簡単に計算できるのかも知れませんが、取り敢えずゴリゴリ計算すれば一本道ではあります。

〇前半
交点のx座標の方程式は x^3=ax^2+bx x(x^2-ax-b)=0
異なる3交点を持つことから 解 0,α,β ( α<β ) と置く
このとき、 α+β=a >0, αβ=-b >0 結局 0<α<β

さて、f,F を次のようにおく
f(x)=x^3-ax^2-bx
F(x)=1/4・x^4-1/3・ax^3-1/2・bx^2 ( F'(x)=f(x) )
※要するに、F(x)はf(x)の不定積分の1つ

そうすると左右の面積は
左: ∫[0,α] f(x)dx = F(α)-F(0)
右: ∫[α,β] -f(x)dx = F(α)-F(β)

実際にF(0),F(α),F(β)の値は

F(0)=0

F(α)
= 1/4・α^4-1/3・aα^3-1/2・bα^2
= 1/4・α^4-1/3・(α+β)α^3-1/2・(-αβ)α^2
= 1/12・α^3・(2β-α)

F(β)=1/12・β^3・(2α-β)
※f(x)=x(x-α)(x-β) も、その不定積分 F(x) もα,βの対称式なので、α,βを入れ替えるだけ

面積比の条件から
( F(α)-F(0) ):( F(α)-F(β) )=5:32
⇔ 5(F(α)-F(β))=32(F(α)-F(0))
⇔ 27F(α)+5F(β)-32F(0)=0
⇔ 27・1/12・α^3・(2β-α)+5・1/12・β^3・(2α-β)-32・0=0
⇔ 5β^4-10αβ^3-54α^3・β+27α^4=0
⇔ 5(β/α)^4-10(β/α)^3-54(β/α)+27=0
これがα,βの満たすべき条件

ちょっと表現を整えて
方程式 5t^4-10t^3-54t+27=0 ( t=β/α>1 ) を解く
(t-3)(5t^3+5t^2+15t-9)=0
t>1 での解は t=3 のみ
 ※ g(t)=5t^3+5t^2+15t-9 とすると、g(t)=0 の t>1 での解はない
  計算により g(1)>0 かつ t>1 で g'(t)>0 と分かるから

結局、面積比が5:32を満たす必要十分条件は α>0, β/α=3
a,bを改めてαで表すと、
a=α+β=4α, b=-αβ=-3α^2
つまりCの方程式は C: y=4αx^2-3α^2・x

〇後半
α>0 で変化する時のCの通過する領域ということは、
y=4αx^2-3α^2・x というαの ( 高々 ) 2次方程式が α>0 の解を持つ、と読み替える。
αで整理すると、3x・α^2-4x^2・α+y=0

後は x の正負で場合分け

x=0 … y=0 のみ
x>0 … y≦0 または D/4=4x^4-3xy≧0 つまり y≦4/3・x^3
x<0 … y>0

x=0 のケースは x>0 のケースとまとめることができるので、最終的に
 x≧0 かつ y≦4/3・x^3
 または x<0 かつ y>0

No.45301 - 2017/08/12(Sat) 10:22:07
部分列極限 / tutuz
部分列極限の問題です。

---
任意のε>0に対して、α-ε<a[n]を満たすnが無限に存在するならば、α≦linsup(n->∞)a[n]である
---

という証明なのですが、

・ε=1/k(k=1,2,...)とおき、α-1/k<a[n[k]]ととることができる。
・k->∞のとき、α<linsup(n->∞)a[n] となる

という流れで示すと、どのようなときに等号が成り立つのか示す方法がわかりません。
(あるいは、証明の流れが間違っているか・・・)

教えていただけないでしょうか。よろしくお願いします。

No.45241 - 2017/08/11(Fri) 09:10:25

Re: 部分列極限 / IT
> ・k->∞のとき、α<linsup(n->∞)a[n] となる
はまちがっているのでは?

任意の自然数nについてa[n]=αのときで考えてみてください。

No.45242 - 2017/08/11(Fri) 10:54:23

Re: 部分列極限 / tutuz
ITさん

返信ありがとうございます。
確かに、数列a[n]=αとすれば、その部分列a[n[k]]=αですので間違っていました。

k->∞のときは|a[n[k]]-α|<1/k より a[n[k]]はαに収束するので、
α≦limsup(n->∞) a[n]

となるという認識で合っていますでしょうか。

No.45243 - 2017/08/11(Fri) 11:31:51

Re: 部分列極限 / IT
> k->∞のときは|a[n[k]]-α|<1/k より a[n[k]]はαに収束するので、

|a[n[k]]-α|<1/k は、なぜいえますか?

No.45245 - 2017/08/11(Fri) 13:10:30

Re: 部分列極限 / tutuz
>|a[n[k]]-α|<1/k は、なぜいえますか?

以下のように考えました。

・ε=1/k(k=1,2,...)とおき、α-(1/k)<a[n[k]]ととることができるから
α-(1/k)<a[n[k]]
⇔-a[n[k]]+α<1/k
⇔-(a[n[k]]-α)<1/k
⇔|a[n[k]]-α|<1/k

がこの式変形は誤っているでしょうか。

No.45246 - 2017/08/11(Fri) 13:22:26

Re: 部分列極限 / IT
> ⇔-(a[n[k]]-α)<1/k
> ⇔|a[n[k]]-α|<1/k

最後の絶対値にしたところが間違いです。
たとえば -2 < 1 ですが |-2|< 1 ではないです。

a[n[k]]-α>0 のとき
 -(a[n[k]]-α)<0 なので-(a[n[k]]-α)≠|a[n[k]]-α|です。

α=0,任意の自然数nについてa[n]=1 のときで考えてみてください。

No.45247 - 2017/08/11(Fri) 13:44:43

Re: 部分列極限 / tutuz
>α=0,任意の自然数nについてa[n]=1 のときで考えてみてください。
確かに絶対値の式変形が誤っていました。
部分列の極限とαは一般に一致しませんね・・

a[n]の部分列極限の一つをβとすると、k->∞のとき、α≦β≦limsup(n->∞)a[n]
ということであっていますでしょうか。

α=βとなる場合があるのかどうか考えていましたが、
α=-1、a[n]=(-1)^nで、a[n]の奇数項だけ集めた部分列を考えれば、
k->∞のときα=βとなりそうです。

No.45255 - 2017/08/11(Fri) 15:18:26
不定積分 / 天空中央駅
次の不定積分の求め方を教えてください。

?@∫e^(√x)dx
?A∫log{x+√(x^2+1)}dx

基礎的な内容かとは思いますが、どうぞよろしくお願いします。

No.45238 - 2017/08/11(Fri) 01:36:03

Re: 不定積分 / X
(1)
√x=t
と置くと
dx=2tdt
∴(与式)=∫(2te^t)dt
=2te^t-∫(2e^t)dt
=2(t-1)e^t+C
=2(√x-1)e^(√x)+C
(Cは積分定数)

(2)
x+√(x^2+1)=t
と置くと
x^2+1=t^2-2tx+x^2
x=(1/2)(t-1/t)
dx=(1/2)(1+1/t^2)
∴(与式)=(1/2)∫(1+1/t^2)logtdt
=(1/2)(t-1/t)logt-(1/2)∫(1+1/t^2)(1/t)dt
=…

No.45240 - 2017/08/11(Fri) 03:19:24

Re: 不定積分 / 天空中央駅
回答ありがとうございました。
No.45250 - 2017/08/11(Fri) 14:03:17
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