以下問題が解けません。ご教授願います。
ーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーー <問題> 関数 y = Σ[k=1 → n] k*sin(kx) について、区間[0 , π]における y^2 の平均値を求めよ。
<回答> {n(n+1)(2n+1)}/12 ーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーー
どのように考えていけば良いかわかりません。 回答から、自然数の平方の和の形にもって行っているようですが。。。
どうかよろしくお願いいたします。
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No.42765 - 2017/04/11(Tue) 12:38:09
| ☆ Re: 平均値の問題 / ast | | | 求める平均値を m とすれば, m = (1/(π-0))*∫_[0,π]y^2dx というのが平均の定義に従った表示です. また y は有限和なので分配法則に従って y^2 を展開すれば y^2=Σ_[i=1,…,n]Σ_[j=1,…,n] i*j*sin(ix)*sin(jx) と書けて, これもまた有限和ですから積分の性質 (線型性: 和の積分は積分の和, 定数倍の積分は積分の定数倍) によって
m = Σ_[i,j] (ij/π)*∫_[0,π] sin(ix)*sin(jx)dx
という形にまとめられます. まずは大人しく中の積分 ∫_[0,π] sin(ix)*sin(jx)dx の計算を試みるべきです. 計算するなら (1) i=j のとき, (2) i≠j のとき, で場合分けする必要があるでしょう. # (2) では三角函数の積を和にする公式を使えば原始函数もすぐにわかると思いますし, # sin(πh)=0 (hは整数) から大半の項はあっさり消えることも分かると思います.
そうして残った項は > 回答から、自然数の平方の和の形にもって行っているようですが。。。 とのご推察の通りであるはずです.
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No.42767 - 2017/04/11(Tue) 13:38:28 |
| ☆ Re: 平均値の問題 / たなお | | | ast さん
回答ありがとうございます。 理解できました。本当に助かりました。
お忙しい中、本当にありがとうございました。
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No.42768 - 2017/04/11(Tue) 17:19:05 |
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