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線形代数 / Haruka
こんにちは。

λ_1,λ_2,…,λ_nを行列Aの固有値し,1<k<nする。
主小行列式の和を
E_k(A):=Σ_{α⊂{1,2,…,n},#α=k}det(A[α])
とし,
s_k(A):=Σ_{1≦i_1<i_2<…<i_k≦n}λ_{i_1}λ_{i_2}…λ_{i_k}
とすると,
E_k(A)=s_k(A)が成り立つ事がどうしても示せません。
どうすればいいのでしょうか?

No.28343 - 2014/08/19(Tue) 19:16:58

Re: 線形代数 / 黄桃
主小行列式というのを知りませんが、
それは世間ではケーリーハミルトンの定理と
呼ばれているものでしょう。

No.28351 - 2014/08/20(Wed) 01:09:25

Re: 線形代数 / 黄桃
失礼、ケーリーハミルトンの定理じゃありませんでした。
単に
det(tE-A)=0
において、t^k の係数を2通りの方法で表しただけでした。

No.28352 - 2014/08/20(Wed) 01:19:32

Re: 線形代数 / Haruka
有難うございます。

> 主小行列式というのを知りませんが、

たとえば,8×8行列でA[2,3,7]と書けば(つまり,α={2,3,7}の場合)これは
a_22,a_23,a_27
a_32,a_33,a_37
a_72,a_73,a_77
という小行列を表します。
つまり,Aから第2行,3行,7行,第2列,3列,7列を取り出して作った3×3行列です。

> det(tE-A)=0
> において、t^k の係数を2通りの方法で表しただけでした。


これはどういうことでしょうか?

det(tE-A)を展開すると
det(tE-A)=t^n-s_1(λ_1,λ_2,…,λ_n)t^{n-1}+s_2(λ_1,λ_2,…,λ_n)t^{n-2}+…±s_n(λ_1,λ_2,…,λ_n)
となりますよね。
これがどうして,
det(tE-A)=t^n-E_1(A)t^{n-1}+E_2(A)t^{n-2}+…±E_n(A)
となるのでしょうか?

No.28353 - 2014/08/20(Wed) 06:35:47

Re: 線形代数 / 黄桃
>これがどうして,
>det(tE-A)=t^n-E_1(A)t^{n-1}+E_2(A)t^{n-2}+…±E_n(A)
>となるのでしょうか?


det(tE-A)=t^n-tr(A)t^(n-1)+....+(-1)^n det(A)
なのはいいですね?ではなぜ tr(A) や det(A)だとわかったのでしょうか?行列式の定義(すべての置換について…の和というもの)からですよね。同じことを一般のt^kの係数にしているだけです。

つまり、t^k の係数は(±を無視すれば)、Aの対角成分からk個、その他から(n-k)個選んでできる小行列式の和になります。これら1つ1つを主小行列式と呼んでいるだけでしょう。

No.28354 - 2014/08/20(Wed) 07:13:33

Re: 線形代数 / 黄桃
>Aの対角成分からk個、その他から(n-k)個選んでできる
ここは言い方が変ですね。tE-A の対角成分から k個選んで、展開すると、k個の選び方に応じて t^k の係数が、1つのdet(A[α])に対応します。

No.28356 - 2014/08/20(Wed) 09:03:55

Re: 線形代数 / Haruka
有難うございます。

> つまり、t^k の係数は(±を無視すれば)、
> Aの対角成分からk個、その他から(n-k)個
> 選んでできる小行列式の和になります。


これは具体的にどういうことでしょうか?


つまり,
A=U^*diag(λ_1,λ_2,…,λ_n)Uと対角化されるなら(Uはユニタリ行列),
|A[1,2,5]|はU'^*diag(λ_1,λ_2,λ_5)U'
という風に書けるということでしょうか?


ちなみに,
U^*ΛU[i_1,i_2,…,i_m]

=

\bar{u}_{11},\bar{u}_{21},…,\bar{u}_{n1}
\bar{u}_{12},\bar{u}_{22},…,\bar{u}_{n2}
:
\bar{u}_{1n},\bar{u}_{2n},…,\bar{u}_{nn}

diag(λ_1,…,λ_n)

u_{11},{u}_{12},…,u_{1n}
u_{21},u_{22},…,u_{2n}
:
u_{n1},u_{n2},…,u_{nn}

=

Σ_{k=1..n}λ_k\bar{u}_{k1}u_{k1},…,Σ_{k=1..n}λ_k\bar{u}_{k1}u_{kn}
Σ_{k=1..n}λ_k\bar{u}_{k2}u_{k1},…,Σ_{k=1..n}λ_k\bar{u}_{k2}u_{kn}
:
Σ_{k=1..n}λ_k\bar{u}_{kn}u_{k1},…,Σ_{k=1..n}λ_k\bar{u}_{kn}u_{kn}
[i_1,i_2,…,i_m]

=

Σ_{k=1..n}λ_k\bar{u}_{ki_1}u_{ki_1},…,Σ_{k=1..n}λ_k\bar{u}_{ki_1}u_{ki_m}
Σ_{k=1..n}λ_k\bar{u}_{ki_2}u_{ki_1},…,Σ_{k=1..n}λ_k\bar{u}_{ki_2}u_{ki_m}
:
Σ_{k=1..n}λ_k\bar{u}_{ki_m}u_{ki_1},…,Σ_{k=1..n}λ_k\bar{u}_{ki_m}u_{ki_m}


ですが,

(U^*[i_1,i_2,…,i_m])(Λ[i_1,i_2,…,i_m])(U[i_1,i_2,…,i_m])

=

\bar{u}_{i_1i_1},\bar{u}_{i_2i_1},…,\bar{u}_{i_mi_1}
\bar{u}_{i_1i_2},\bar{u}_{i_2i_2},…,\bar{u}_{i_mi_2}
:
\bar{u}_{i_1i_m},\bar{u}_{i_2i_m},…,\bar{u}_{i_mi_m}

diag(λ_{i_1},…,λ_{i_m})

u_{i_1i_1},{u}_{i_1i_2},…,u_{i_1i_m}
u_{i_2i_1},u_{i_2i_2},…,u_{i_2i_m}
:
u_{i_ni_1},u_{i_ni_2},…,u_{i_mi_m}

=

Σ_{k=1..m}λ_k\bar{u}_{ki_1}u_{ki_1},…,Σ_{k=1..m}λ_k\bar{u}_{ki_1}u_{ki_m}
Σ_{k=1..m}λ_k\bar{u}_{ki_2}u_{ki_1},…,Σ_{k=1..m}λ_k\bar{u}_{ki_2}u_{ki_m}
:
Σ_{k=1..m}λ_k\bar{u}_{ki_m}u_{ki_1},…,Σ_{k=1..m}λ_k\bar{u}_{ki_n}u_{ki_m}

となってしまい,
U^*ΛU[i_1,i_2,…,i_m]≠(U^*[i_1,i_2,…,i_m])(Λ[i_1,i_2,…,i_m])(U[i_1,i_2,…,i_m])
となるので,

|A[α]|=|Λ[α]|

とはならないと思うのですが、、勘違いしてますでしょうか?

No.28359 - 2014/08/20(Wed) 10:28:55

Re: 線形代数 / 黄桃
考えすぎです。もっと素直に展開することを考えてください。

具体的に n=3 の場合に det(tE-A)のt の係数を考えてみましょう。
A=(a[i,j]) とすれば、
(tE-A)=
([t-a[1,1], -a[1,2], -a[1,3]],
[-a[2,1] ,t-a[2,2], -a[2,3]],
[-a[3,1], -a[3,2], t-a[3,3]])
ですが、説明しやすくするために
t1=t2=t3=t とおきます:
(tE-A)=
([t1-a[1,1], -a[1,2], -a[1,3]],
[-a[2,1] ,t2-a[2,2], -a[2,3]],
[-a[3,1], -a[3,2], t3-a[3,3]]) (ただし、t1=t2=t3=t)

tについての1次の係数というのは、このt1,t2,t3の多項式における
(t1 の係数)+(t2の係数)+(t3 の係数) というのはいいでしょうか。

まずt1の係数について考えます。
第1列で展開すると

det
([t1-a[1,1], -a[1,2], -a[1,3]],
[-a[2,1] ,t2-a[2,2], -a[2,3]],
[-a[3,1], -a[3,2], t3-a[3,3]])
=(t1-a[1,1])det([t2-a[2,2], -a[2,3]],[-a[3,2], t3-a[3,3]])
-(-a[2,1]) *det([-a[1,2], -a[1,3]], [-a[3,2], t3-a[3,3]])
+(-a[3,1]) *det([-a[1,2], -a[1,3]], [t2-a[2,2], -a[2,3]])

となります。第2項、第3項はt1を含まないので、今は無視できます。
第1項のdet([t2-a[2,2], -a[2,3]],[-a[3,2], t3-a[3,3]])には
もはやt1はないので、この t2,t3の多項式の定数部分がt1の係数になるので
det([-a[2,2],-a[2,3]],[-a[3,2],-a[3,3]]) だとわかります。

t2,t3の係数も同様で、結局Aの対角線から2個選び、それが対角線となる2x2小行列式の3つの和がtの係数です。
これが
Σ_{α⊂{1,2,3},#α=2}det(A[α])
ということです。(符号が違いますが、A-tE を考えれば同じでしょう)

一般の場合の t^k の係数も同様に考えれば明らかでしょう。

No.28382 - 2014/08/20(Wed) 23:15:05

Re: 線形代数 / Haruka
どうも有難うございます。お陰様で漸く解決できました。
No.28542 - 2014/08/25(Mon) 02:33:42
(No Subject) / ぷ000
二つの自然数M、Nの最大公約数をG,最小公倍数をLとする。ただし、M<Nとする。このとき、Gがちょうど6個の性の約数を持つ二桁の自然数であり、Lがちょうど13個の性の約数を持つとするときのMを求めよ。

13が素数なのでLがもつ素因数はひとつというのは分かりますが、それによりGがもつ素因数もひとつというのが意味が分かりません。

a,bを互いに素な整数とすると
M=aG,N=bG,L=abGとおけるはずですがLの素因数がひとつだとするとL=abGは成り立たないようにおもえるのですが。


さらにL=s^12、G=s^5のようです(今のところ意味が分かりませんが)

よろしくおねがいします

No.28339 - 2014/08/19(Tue) 18:30:56

Re: / ヨッシー
a^sb^tc^u の約数の個数は (s+1)(t+1)(u+1) です。

こちらをご覧下さい。

すると、Lの個数が13ということはLはs^12 という形の数と分かります。
(理由は上で述べているとおり、13が素数だからです)
一方、Gの約数の個数が6ということは、Gは
 st^2 の形か s^5 の形になります。
ところが、GはLの約数でもあるので、st^2 の形はあり得ないことが分かります。
Gはs^5 の形ですが、2桁の数ということよりs=2 に限ります。

また、L=abG より ab=s^7 となりますが、aとbが互いに素なので、
一方が1でもう一方がs^7 と分かります。

No.28341 - 2014/08/19(Tue) 18:47:20

Re: / ぷ000
回答ありがとうございます。
よくわかりました、ありがとうございます

No.28361 - 2014/08/20(Wed) 11:35:21
(No Subject) / わー
10進法であらわせ、というのは与えられた2進数や3進数を計算しろ、という解釈で大丈夫でしょうか?
あと進数の足し算引き算のやり方がわかりません
解説お願いしますm(_ _)m

No.28334 - 2014/08/19(Tue) 16:29:25

Re: / ヨッシー
十進法も、二進法も数自体は同じ数なので、「計算」というには
違和感がありますが、途中では色々計算するので、まぁ計算と
とらえて良いでしょう。

三進法で解説すると、
足し算の筆算をするとき、
 十進法:足して十になったら、上の位に繰り上がる
 三進法:足して三になったら、上の位に繰り上がる
引き算の筆算をする時
 十進法:足りない時は上の位から1を持ってきて、それを十として扱う
 三進法:足りない時は上の位から1を持ってきて、それを三として扱う

No.28335 - 2014/08/19(Tue) 17:07:16

Re: / わー
(2)(3)はこの計算方法でよろしいでしょうか?
(4)がよくわかりません

No.28336 - 2014/08/19(Tue) 17:31:28

Re: / ヨッシー
(2) 五進法では6という数はないので、
 6→11 という変換は頭の中か、欄外でしましょう。
 筆算の答えに堂々と書くのはよろしくないです。
(3) は繰り下がりがないのでそのままです。

(5)とあるのは(4)のことかと思いますが、
1の位で10を借りてきて11としたのは、五進法での11なので、
十進法では6です。よって、4を引くと2です。
下から2桁目(五の位)でも、11ー2=4です。
下から3桁目の3は2になっているので、1を引いて1。
左から順に 142 です。

No.28349 - 2014/08/19(Tue) 23:11:36

Re: / わー
理解できました。 ありがとうございましたm(_ _)m
No.28371 - 2014/08/20(Wed) 17:34:37
立方体の切り口 / マリー
1辺の長さ2の立方体ABCD−EFGHの2辺AE,CGの中点をそれぞれP,Qとする。線分PQを含む平面による立方体の切り口の面積の最大値と最小値を求めよ。

切り口はひし形か六角形で間違いないと思います。

ひし形の場合
残り二つの頂点が、DHの中点、BFの中点にある時に最小(4辺が最も短いから)で、D、Fにある時に最大(4辺が最も長いから)になると思い、この場合の最大値は6で最小値は4
六角形の場合
ひし形DPFQの状態から、長方形AEGCになるまで面積が連続減少していくので、最大値は6で最小値は4√2

上のように考えたんですが、解き方が曖昧すぎて点がつけられないよと言われてしまいました。具体的にどのように解けばいいのかがわからないです(とくに六角形の場合)。解き方を教えてください。よろしくお願いします。

No.28327 - 2014/08/19(Tue) 14:03:00

Re: 立方体の切り口 / らすかる
> 切り口はひし形か六角形で間違いないと思います。
切り口が底面に平行な場合の「正方形」は「ひし形」に含まれますが、
切り口が底面に垂直な場合の「長方形」は含まれませんので
「ひし形か六角形」では間違いです。

> ひし形DPFQの状態から、長方形AEGCになるまで面積が連続減少していくので
減少しません。増加関数です。
もし減少するとしても、そのことを示さないといけません。

切断面がA,E,C,Gを含むとき、切り口の面積は2×2√2=4√2
切断面がA,E,C,Gを含まないとき、BFの中点をM、切断面とBF,DHの交点をR,Sとし、
MR=x(x≧0)とおくと
PQ=2√2、RS=√{(2x)^2+(2√2)^2}=2√(x^2+2)なので
ひし形PRQSの面積は2√2・2√(x^2+2)/2=2√(2x^2+4)
0≦x≦1のとき、切り口はひし形PRQSとなるので、切り口の面積は2√(2x^2+4)
これは増加関数。
1<xのとき、切り口はひし形PRQSから二つの二等辺三角形を除いた形の六角形になり、
二等辺三角形一つの面積は(x-1)^2√(2x^2+4)/x^2となるから、切り口の面積は
2√(2x^2+4)-2(x-1)^2√(2x^2+4)/x^2=2√(2x^2+4){1-(x-1)^2/x^2}
=2√(2x^2+4)(2x-1)/x^2
f(x)=2√(2x^2+4)(2x-1)/x^2 とおくと
f'(x)=4(x-2)^2/{x^3√(2x^2+4)}≧0だからこれも増加関数で、
x→∞のときf(x)→4√2(これは切断面がA,E,C,Gを含むときの面積)
従って最小値は切り口が底面に平行のときで4、
最大値は切り口が底面に垂直のときで4√2

No.28331 - 2014/08/19(Tue) 15:18:00

Re: 立方体の切り口 / マリー
大変お詳しく教えてくださって、ありがとうございました。二等辺三角形の面積を求めるのに悩みましたが、無事解決しました。
No.28383 - 2014/08/20(Wed) 23:22:31
三角方程式の解の個数 / クーン
aは定数とする。θに関する方程式sin^2θ-cosθ+a=0で、0≦θ<2πとする。この方程式の解の個数をaの値の範囲によって調べよ。という問題で、何の脈絡もなく突然x=-1の時θ=π、x=1の時、θ=0、とでてきます。何故θの値が決定しているのか全くわかりません。教えて下さい。
No.28326 - 2014/08/19(Tue) 12:56:11

Re: 三角方程式の解の個数 / らすかる
xが定義されていないのに何の脈絡もなく突然x=-1の時θ=π、x=1の時、θ=0、と
でてきているのでしたら、その解答はおかしいです。

No.28329 - 2014/08/19(Tue) 14:09:06

Re: 三角方程式の解の個数 / ヨッシー
>何の脈絡もなく
ということはないはずです。少なくとも、xとは何かを
定義している部分があるはずです。それもなしで、いきなり
>x=-1の時・・・
となっているなら、それは確かに何の脈絡もないことです。

おそらく、x=cosθ とおいているはずで、そうすれば、
x=-1の時θ=π、x=1の時、θ=0 というのは、「脈絡なく」
ではなく、自然なことです。

No.28330 - 2014/08/19(Tue) 14:13:43

Re: 三角方程式の解の個数 / ast
> 何故θの値が決定しているのか全くわかりません。
というのを文字通りに受け取るとヨッシーさんの仰るように x=cos(θ) とおいたなら [x=0 ⇔ θ=π], [x=1 ⇔ θ=0] は当たり前と答えることになりますが, そういう意味ではない場合を想定してみます.

> 何の脈絡もなく突然
模範解答の中身を質問者さんが一切書いてくれていないので想像で答えるしかありませんが, それは「何の脈絡もな」いのではなくて単に場合分けをしているだけなのではありませんか?
# 模範解答の中のある内容がわからないというときは, 面倒がらずに,
# 模範解答の全文を問題文と同様に改変なしにそのまま書き写して,
# その後に改めて具体的に分からない個所について自分の質問文を書く
# という風にした方が適切な回答を得やすいと思います.

仮に x=cos(θ) と置いて「x の二次方程式の解の個数」を手掛かりにしようとしているなら, x=cos(θ) を満たすような x と θ との対応は一対一ではない, 具体的には
 ・x=±1 のときには (0 ≤ θ < 2π の範囲で) 対応する θ はそれぞれの x につきひとつ,
 ・それ以外のときは (0 ≤ θ < 2π の範囲で) 対応する θ はそれぞれの x につきふたつ
なので, 各 x に対して対応する θ の数で「場合を分け」ることを考えるはずです.

後者に当たる部分では x についての方程式の解の個数の 2 倍が θ の方程式の解の個数になるので, 模範解答にもそれに該当する記述が存在するはずです. もしそのような記述があるのなら, 前者に当たる記述がご質問の部分であると推察できるので, 脈絡があることが腑に落ちるのではないでしょうか.

これを脈絡がないと考えてしまうのは何故なのか省みることは非常に利益に繋がると思います. (これは数学に限りませんが) ある部分の意図や趣旨を読み取るために, ずっと前の記述やずっと後の記述を読まなければならないということはふつうにありますので, 脈絡云々はそういった全体を踏まえて言わなければなりません.

No.28332 - 2014/08/19(Tue) 16:15:42

Re: 三角方程式の解の個数 / クーン
沢山の回答ありがとうございます。
ちなみにこの問題の回答の解説はx=-1の時θ=π、x=1の時、θ=0、と始まります。
以降、-1<x<1の時、cosθxをみたすθは2個ある。よって、y=f(x)のグラフと直線y=aの共有点のx座標に注意して方程式の解の個数を調べると・・・となって以降は正解が書かれています。
この問題の解説はこれしかないです。

No.28337 - 2014/08/19(Tue) 18:16:43

Re: 三角方程式の解の個数 / クーン
そして、cosθ=xだと何故x=-1の時θ=π、x=1の時、θ=0、になるのでしょうか。そこがよくわからないので教えていただきたいです。
No.28338 - 2014/08/19(Tue) 18:23:15

Re: 三角方程式の解の個数 / ヨッシー
>ちなみにこの問題の回答の解説はx=-1の時θ=π、x=1の時、θ=0、と始まります。
それは絶対におかしいです。
xとは何かをいう部分があるはずです。
問題文の中とか、欄外のヒントとかにもありませんか?
もし本当になければ、そんな問題集はさっさと捨てましょう。

>何故x=-1の時θ=π、x=1の時、θ=0、になるのでしょうか
cosθ=ー1 となるθはθ=π
cosθ=1 となるθはθ=0
だからです。

No.28340 - 2014/08/19(Tue) 18:32:41

Re: 三角方程式の解の個数 / らすかる
もし解説の冒頭が「x=-1の時θ=π、x=1の時、θ=0」ならば、
問題にxが含まれているはずです。
問題文は上に書いたもので一字一句抜けのない全文ですか?

No.28342 - 2014/08/19(Tue) 18:49:38

Re: 三角方程式の解の個数 / ast
> x=-1の時θ=π、x=1の時、θ=0、と始まります。
> 以降、-1<x<1の時、cosθxをみたすθは2個ある。

これに関しては, 私の説明と言っている趣旨は同じだと思います.

> cosθ=xだと何故x=-1の時θ=π、x=1の時、θ=0、になるのでしょうか。
これが分からないというのは基本の「き」の字が分かっていないくらいの話なので, 問題を解いている場合ではないと思います. 単位円による cos の定義でも y=cos(θ) のグラフでもいいからもっと基本に立ち返るべきだと思います.

> となって以降は正解が書かれています。
重要な部分なのでもっと正確性に気を付けて文章にしてほしいのですが, つまり
> この問題の回答の解説はx=-1の時θ=π、x=1の時、θ=0、と始まります。
の部分は実際は解説ではなく「ワンポイントヒント」のようなもので, 「以降は正解が」というのは正解がではなくて「以降は模範解答が」もしくは「以降は結論が」ということなのではありませんか?
# というか, むしろ「この問題の解説はこれしかない」という当該部分全部が単なるワンポイントヒントなのではないかという気さえします.

もし本当に解説が x=cos(θ) と置いたことすら述べないようなそんな乱暴な内容であるなら, ヨッシーさんの仰る通り今すぐ捨てたほうがいいです.

今一度申し上げます. 模範解答の全文を問題文と同様に改変なしにそのまま書き写して (質問とは段落を完全に別にして) ください. 今のままではクーンさんの質問の内容が完全にあやふやです.

No.28345 - 2014/08/19(Tue) 19:28:49

Re: 三角方程式の解の個数 / クーン
> >ちなみにこの問題の回答の解説はx=-1の時θ=π、x=1の時、θ=0、と始まります。
> それは絶対におかしいです。
> xとは何かをいう部分があるはずです。
> 問題文の中とか、欄外のヒントとかにもありませんか?
> もし本当になければ、そんな問題集はさっさと捨てましょう。
>


わかりました!ありがとうございます^^
> >何故x=-1の時θ=π、x=1の時、θ=0、になるのでしょうか
> cosθ=ー1 となるθはθ=π
> cosθ=1 となるθはθ=0
> だからです。

No.28346 - 2014/08/19(Tue) 20:32:42
文系数学 最小値 / Rio
添付の問題なのですが面積が(3/8)xyと出たところで行き詰まりました。xyに関する何らかの不等式が足りない気がしますが教えて頂きたく質問致しました。模範解答はx=(2/3)a,y=(2/3)bの時に(1/6)abです。よろしくお願いします。
No.28325 - 2014/08/19(Tue) 10:20:43

Re: 文系数学 最小値 / らすかる
xy=4(a-x)(b-y) を整理して (4-3x/a)(4-3y/b)=4
4-3x/a>0, 4-3y/b>0 なので、相加相乗平均から
(4-3x/a)+(4-3y/b)≧2√{(4-3x/a)(4-3y/b)}=4
(等号は4-3x/a=4-3y/bすなわちx/a=y/bのとき)
整理して 4≧3(x/a+y/b)
再度相加相乗平均から
4≧3(x/a+y/b)≧6√{(x/a)(y/b)}=6√{(xy)/(ab)}(等号はx/a=y/bのとき)
よってx/a=y/b=2/3のときにxyが最大となるので
x=(2/3)a, y=(2/3)aのとき△BPDの面積は最大値(3/8)xy=(1/6)abをとる。

# PQ=x,PS=yではなくPQ/AB=x,PS/BC=yとおけばもっとすっきりすると思います。

No.28328 - 2014/08/19(Tue) 14:06:55

Re: 文系数学 最小値 / Rio
詳しい解説ありがとうございました。理解出来ました!
No.28360 - 2014/08/20(Wed) 11:23:33
(No Subject) / まいめろ
解き方と答え教えてください(。-_-。)
よろしくお願いしますっ!

A,Bの2人が、それぞれ硬貨を1枚投げるゲームを行う。1回のゲームにおいて、
・2人の投げた硬貨が2枚とも表の場合Aの勝ち
・2人の投げた硬貨が2枚とも裏の場合Bの勝ち
・2人の投げた硬貨が裏と表の1枚ずつの場合は引き分け
とする。ただし、1枚の硬貨を投げるとき、表が出る確率と裏が出る確率は等しいものとする。
また、このゲームを何回か繰り返し行い、次のように優勝者を決める。
・Aが合計で3勝したら、その時点でAを優勝者とする。
・Bが2回続けて勝ったら、その時点でBを優勝者とする。

(1)1回のゲームでAが勝つ確率、Bが勝つ確率、引き分けになる確率をそれぞれ求めよ
(2)3ゲーム目で優勝者が決まる確率を求めよ
(3)4ゲーム目で優勝者が決まる確率を求めよ
(4)5ゲーム目で優勝者が決まる確率を求めよ

No.28324 - 2014/08/18(Mon) 23:37:57

Re: / 農場長
(1) 全部で(A,B)=(表,表),(表,裏),(裏,表),(裏,裏)の4通りあるので,
  Aが勝つ確率→1/4
  Bが勝つ確率→1/4
  引き分けの確率→1/2

(2)【Aが優勝者になる場合】
  Aが3連勝する場合しか考えられないので、
  (1/4)^3=1/64
【Bが優勝者になる場合】
  Bは2連勝する必要があるので、2,3ゲーム目に勝つ。
  反対に,1ゲーム目は負けるか引き分ける。
  これより,(3/4)・(1/4)^2=3/64

(3)【Aが優勝者になる場合】
4ゲーム目でAが勝つ
  と言うことは,それまでは2勝1敗or2勝1分
  仮に1ゲーム目に負けor引き分けると考えると、
  その確率は(3/4)・(1/4)^3
ここで,負けor引き分けになるのは2or3ゲーム目になることも考えられるから,全部で3通りある。
  したがって,求める確率は3・(3/4)・(1/4)^3=9/256
【Bが優勝者になる場合】
  3,4ゲーム目に勝つ
  2ゲーム目は負けないといけない
  1ゲーム目はどうなっても良い
  したがって,求める確率は1・(3/4)・(1/4)^2=3/64

(4)【Aが優勝者になる場合】
  1〜4ゲーム目まででAが2勝して,5ゲーム目にAが勝つ
  仮に1,2ゲーム目は負けor引き分けで、
  3,4ゲーム目にAが勝つとすると、
  その確率は(3/4)^2・(1/4)^3
1〜4ゲーム目まででAが2勝するのは4C2=6通りある
  したがって、求める確率は6・(3/4)^2・(1/4)^3=27/512
【Bが優勝者になる場合】
4,5ゲーム目に勝つ
  3ゲーム目は負けないといけない
  1,2ゲーム目は1勝するか2連敗する
(その1)1,2ゲーム目は2連敗するときの確率は(3/4)^3・(1/4)^2
(その2)1,2ゲーム目は1勝するときの確率は2・(3/4)^2・(1/4)^3
  したがって、求める確率は(27+18)/1024=45/1024

No.28401 - 2014/08/21(Thu) 15:57:44
/ わー
整数の問題で解説と出たこたえが違うんですが、これは間違いでしょうか?解説お願いします。
No.28319 - 2014/08/18(Mon) 16:46:56

Re: / わー
出したこたえです
No.28320 - 2014/08/18(Mon) 16:49:41

Re: / わー
出したこたえです。
No.28321 - 2014/08/18(Mon) 16:51:14

Re: が / angel
取り敢えず、7k,5kどちらかにマイナスがついてないのはマズいです。
それはそれとして、同じ答えであっても、無数に表現の仕方があるため、模範解答例と違うから即間違いということはありません。

模範解答の x=7k+3, y=-5k-2 も、
わーさん(修正版)の x=7k-4, y=-5k+3 も
他の例では x=-7k+3, y=5k-2 なんかでも。

どれでも正解になります。
違いは何かと言うと、ある解(x,y)に対応するkの値です。
例えば、解の一つ(x,y)=(10,-7)に対して、kの値は上から順に 1, 2, -1 という違いがあります。

でも結局kをさまざまに変化させることで、全ての解(x,y)を網羅することができるので、この違いがあっても問題がないのです。

No.28323 - 2014/08/18(Mon) 20:23:48

Re: が / わー
ありがとうございましたm(_ _)m
No.28333 - 2014/08/19(Tue) 16:23:50
(No Subject) / わー
もうひとつ計算問題でわからないものがあります。
整数の問題でn進法の計算の仕方と何に利用するの解説お願いしますm(_ _)m

No.28318 - 2014/08/18(Mon) 16:26:13
(No Subject) / わー
整数の問題です
(1)の青線のところがよく理解できません
(2)は互除法の使い方がわからずどういうふうに計算してるかわかりません。
解説よろしくお願いします。

No.28313 - 2014/08/18(Mon) 00:07:02

Re: / angel
(2)から先に。
どこかで、互除法の具体的な説明を見ていないですか?

簡単に言うと、大小2数の組の中で、大を「大÷小の余り」に次々置き換えていくことで、最終的に最大公約数を求める方法です。

例えば、888,210 の2数であれば、
(888,210)→(210,48)→(48,18)→(18,12)→(12,6)→(6,0)
というような推移になります。
※まず、888÷210=4...48だから、888を48に置き換える
 次に、210÷48=4...18だから210を18に置き換える
 …という計算。
最終的に、一方が0になれば終了、もう片方の数 ( この例では6 ) が最大公約数です。実際、888=6×148,210=6×35ですから、ちゃんと合っています。
※割り算が割り切れれば、次は当然0が出てくるので、割り切れた所で止めても同じです。( 割り切った数が最大公約数 )

でまあ、なぜこんな方法が使えるかと言うと、この「置き換える」という操作をしても2数の最大公約数が変わらないこと、数がどんどん小さくなっていく ( だから必ず答えに辿り着ける ) こと、そういった性質を持つからです。

No.28315 - 2014/08/18(Mon) 04:25:26

Re: / わー
ありがとうございます。
No.28316 - 2014/08/18(Mon) 16:19:50

Re: / わー
ありがとうございます。理解できましたm(_ _)m
No.28317 - 2014/08/18(Mon) 16:20:22
(No Subject) / n
幾何の問題です。
AB=3,AC=5の△ABCDについて、∠Aの二等分線が辺BCと交わる点をD,辺BCの中点をEとする。頂点BからADに引いた垂線とADとの交点をPとし、ACとの交点をFとするとき、以下の問いに答えよ。
 (1)PE//ACが成り立つことを証明せよ。
 (2)△APEの面積をSとするとき、△ABCの面積をSで表せ。
  図が無くて済みません。中2です。宜しくお願いします。

No.28312 - 2014/08/17(Sun) 23:46:20

Re: / to
△ABCDとなっていますが、△ABCとして考えます

(1)
?@△ABPと△AFPについて
AP=AP(共通)
∠PAE=∠PAF(APは∠Aの二等分線)
∠APB=∠APF(BからADに引いた垂線とADとの交点P)
【1組の辺とその両端の角がそれぞれ等しい(2角挟辺相等)
△ABP≡△AFP
【合同な図形の対応する辺】
BP=FP
【AC=5,AF=AB=3より】
CF=2

?A△BCFについて、
Eは辺BCの中点(辺BCの中点Eとする)
Pは辺BFの中点(?@BP=FP)
【中点連結定理】より、PE//FC,PE=(1/2)FC
Fは辺AC上の点である
よって、PE//AC

(2)
?@PE//ACより、△CPE=△APE=S
?ACB=2CEより、△PCB=2△PEC=2S
?BBF=2BPより、△CBF=2△CBP=4S
?CCA=(5/2)CFより、△BCA=(5/2)△BCF
よって、△ABC=10S

No.28314 - 2014/08/18(Mon) 01:29:45

Re: / n
間違いに気づかずすみませんでした。
おかげで分かりました!ありがとうございます!

No.28322 - 2014/08/18(Mon) 18:26:36
(No Subject) / ほっぷ
フェルマーの小定理:
「pが素数,aが任意の自然数のとき
a^p≡a(modp)」・・?@
特に,「aがpと互いに素な自然数のとき
a^(p−1)≡1(modp)」・・?A

?@から?Aは言えるのですが(両辺をaで割れるのはa,pが互いに素のときだから)
?Aの両辺にaをかけると
aがpと互いに素な自然数のときa^p≡a(modp)
となり?Aから?@は言えませんよね?

No.28309 - 2014/08/17(Sun) 10:28:05

Re: / らすかる
?Aは「pが素数でaがpで割り切れないときa^(p-1)≡1(mod p)」ですから
?Aから「aがpで割り切れないときa^p≡a(mod p)」であり
aがpで割り切れるときは明らかにa^p≡a(mod p)ですから、
「?@から?Aが言える」と考えるのであれば
「?Aから?@も言える」と思います。

No.28310 - 2014/08/17(Sun) 11:49:13

Re: / ほっぷ
ありがとうございます、よくわかりました
No.28344 - 2014/08/19(Tue) 19:28:48
(No Subject) / わー
整数の問題です(1)(2)青線のところでそれぞれ素因数の指数がどのように決められるかがピンときません。解説お願いします。
No.28305 - 2014/08/17(Sun) 01:58:27

Re: / ヨッシー
2数の場合は、
 AとBの最小公倍数は A×B÷(最大公約数)
であるので、16との公約数として考えられるのは
1,2,4,8,16 であるので、
 B=(最小公倍数)×(最大公約数)÷A
において、
 B=144×1÷16=9
 B=144×2÷16=18
  ・・・
などのように考えることも出来ます。

2数の場合、3数の場合に共通した考え方として、
 各数は、最小公倍数の約数である
 最小公倍数の各素因数で指数が最大のもの(144でいうと2^4 および 3^2)が、どれかの数に含まれていないといけない
として考えます。
(2) でいうと
 1500=2^2×3×5^3
 12=2^2×3
 50=2×5^2
において、
 2 については、2^2 を 12 が既に持っているので、nは、2^0、2^1、2^2 を持てばよい。
 3 については、12 が既に 3 を持っているので、nは、3^0、3^1 を持てばよい。
 5 については、12 も 50 も 5^3 を持っていないので、nが 5^3 を持たないといけない。
以上より、2について3通り、3について2通り、5について1通りの
素因数を掛けてnを作ればいいことになります。

※この例で、nが 2^3、2^4 などを持つと、1500 の約数でなくなりますので、最大でも 2^2 までです。

No.28306 - 2014/08/17(Sun) 03:05:31

Re: / わー
ありがとうございましたm(_ _)m
No.28307 - 2014/08/17(Sun) 03:20:11
数学ではありません。すみません。 / 潤一郎
ヨッシー先生へ

高校入学と同時にスペイン語の話をこちらで
させていただきました。色々と教えて下さって
ありがとうございました。

6月22日に西検6級を受けました。
習い始めてから2ヶ月でしたが昨日合格通知が
送られてきました。とても嬉しかったです。

あまり結果が遅いのでもう落ちたのかと思っているのに
学校はもう6月22日から5級に向けての勉強で
もう訳が分からなく難しいですが
教えて頂いたサイトはとても感謝しています。

取りあえず。こちらは数学サイトですが
見てもらいたかったのでUPさせて下さい。

ありがとうございます。数学も毎日
こちらで見せてもらっていますが
数学は、もう「神」の域の問題ばかりで
すごいです。今のところAクラスでいますが
頑張る事が多すぎて夏休みは寝たいなあと思っていましたが
がっつり部活の吹奏楽でしぼられています。

皆さま。個人的に投稿してすみませんでした。
又お世話になります。その時にはよろしくお願いします。

No.28297 - 2014/08/16(Sat) 21:39:03

Re: 数学ではありません。すみません。 / 潤一郎
これは封筒です。すみません。汚して。
こんなところからくるんですね。

No.28298 - 2014/08/16(Sat) 21:41:47

Re: 数学ではありません。すみません。 / ヨッシー
合格おめでとうございます。

5級までは、今の延長で行けるでしょう。

せっかくの機会ですので、やれるところまで頑張ってください。

No.28302 - 2014/08/17(Sun) 00:29:03

Re: 数学ではありません。すみません。 / 潤一郎
ヨッシー先生へ

見ていて下さってありがとうございました。

はい!必死でやってみたいと思っています。

まずは初級なんですけど。これからだと思っています。

頑張ります。これからも色々とお世話になります。

すみませんでした。

No.28303 - 2014/08/17(Sun) 01:03:23
(No Subject) / じg
(a+b)G=192
abG=660
(a,bは互いに疎な自然数、G:自然数)
よりGは660と192の最大公約数よりG=12とあるのですがなぜですか?
よろしくおねがいします

No.28293 - 2014/08/16(Sat) 20:37:17

件名は必ず入れてください。 / のぼりん
こんばんは。

a と b が互いにであれば、a+b と ab も互いに素です。 よって、G は、(a+b)G と abG の最大公約数です。

No.28294 - 2014/08/16(Sat) 20:56:44

Re: / angel
それは、「a,bが互いに素」という条件があるためです。

まず、2つの条件式から、Gが192,660両方の約数、公約数であることは良いかと思います。
では、なぜG=6等の「最大でない」公約数はダメか。
それは、a,bが互いに素である時、a+b, abも互いに素となるからです。
例えば G=6 と仮定すると、a+b=192/G=32, ab=660/G=110 で a+b, ab は互いに素ではなく不適です。唯一互いに素となるのが、最大公約数であるG=12の時なのです。

No.28295 - 2014/08/16(Sat) 21:00:51

Re: / angel
おおっと。被ってしまいました。
が、最後になぜ「a+b,abが互いに素」かだけ。

背理法で行ってみます。

仮に、a+b,abが互いに素でない場合、つまり公約数として1以外の値を取る場合。
その公約数の持つ素因数の一つをpとします。
※つまり、pはa+b,abの公約数である素数の一つ

abがpの倍数であるため、a,bのいずれかはpの倍数です。
どちらでも話は同じなので、aがpの倍数としておきます。
次に、a+bもpの倍数です。
で、「aがpの倍数」であったため、ここからbもpの倍数となります。
そうすると、a,bともにpの倍数と言うことで、「a,bが互いに素」という前提に矛盾します。

と言うことで、やはりa+b,abは互いに素と言うことができます。

No.28296 - 2014/08/16(Sat) 21:05:59

件名は必ず入れてください。 / のぼりん
では当方は、a と b が互いに素であれば、a+b と ab も互いに素であることの、背理法によらない別証を。

a と b が互いに素であれば、xa+yb=1 を満たす整数 x、y が存在します。
   (xa+yb)(a+b)−(x−y)ab
   =x+xab+yab+y−xab+2xyab−yab
   =x+y+2xyab
   =(xa+yb)=1
だから、a+b と ab も互いに素です。

No.28300 - 2014/08/16(Sat) 22:19:22

Re: / IT
aとbが互いに素であれば、a+b とabも互いに素であることの別証明(背理法によらない?) angelさんのと本質的には同じです

a+bとabの公約数であり、1か素数であるもののうち任意のひとつをpとする。
pはa+bの約数なのでa+b=pc(cは自然数)
pはabの約数で1か素数なので、aかbの約数、
pがaの約数であるとき a=pd(dは自然数)
よってb=pc-a=p(c-d)すなわちpはa,bの公約数
aとbは互いに素なのでp=1

pがbの約数であるときも同様

よってa+bとabは互いに素。

No.28301 - 2014/08/16(Sat) 22:56:14

Re: / じg
よくわかりました。皆さんありがとうございました
No.28308 - 2014/08/17(Sun) 10:17:06
(No Subject) / わー
数学Aの質問です
青線のところで3点A,B,Fを通る円がかける理由とその円に注目するに至る考え方がわかりません。
それとどういう点に注目すればできやすくなりますか

No.28288 - 2014/08/16(Sat) 13:55:22

Re: / ヨッシー
EP^2=EA・EB は元の図のままでも得られます。
これを、線分EF上の点で引き継げるように考えると、
EA,EB のラインと、EFのラインとで方べきの定理が
書けるような円として、ABFを通る円を引いてみます。

次に
FQ^2=FA・FD がEF上の点で引き継げるように
(しかも、先に作った点Kを活かせるように)考えたのが、
ADEKを通る円です。

No.28290 - 2014/08/16(Sat) 14:29:32

Re: / わー
ありがとうございましたm(_ _)m
No.28304 - 2014/08/17(Sun) 01:54:47
関数 / 。
高い所から物を自然に落とすとき、x秒後までに落ちる距離をymとすると、y=5x^2という関係がある。このとき、次の問いに答えなさい。
(1) 7秒後までに何m落ちるか。
(2) 落ち始めてから320m落ちるには何秒かかるか。

教えてください。

No.28285 - 2014/08/16(Sat) 10:31:20

Re: 関数 / ヨッシー
(1)
x=7 を代入して、y がいくらになるか求めます。
(2)
y=320 を代入して、x がいくらになるか x>0 の範囲で求めます。

No.28286 - 2014/08/16(Sat) 10:50:25
期待値の意味 / マリー
Pは座標平面上の動点とし、1秒ごとに上下左右の4方向に同じ確率1/4で移動する。Pが原点を出発してからn秒後の位置と原点との距離の平方の期待値を求めよ。

一応正解と同じ答えが出せたのですが、やり方がおかしいということで×にされました。どこがおかしいのか教えてください。よろしくおねがいします。

n秒後の点Pの位置を(a_n,b_n)とおき、また求める期待値をE_nとおきます。
n秒後の位置と原点との距離の平方の期待値がE_nということは、大体E_n=a_n^2+b_n^2が成り立つ。
n+1秒後の位置は(a_n+1,b_n)、(a_n-1,b_n)、(a_n,b_n+1)、(a_n,b_n-1)のどれかで、これらはすべて等確率ですので、
大体E_(n+1)=1/4{(a_n+1)^2+b_n^2}+1/4{(a_n-1)^2+b_n^2}+1/4{a_n^2+(b_n+1)^2}+1/4{a_n^2+(b_n-1)^2}が成り立つ。
これを計算して、E_n=a_n^2+b_n^2を代入すると、E_(n+1)=E_n+1で、E_0=0から、E_n=n

×になっていたのはE_n=のところとE_(n+1)=のところです。

期待値って、平均みたいなもので、n回目の試行での期待値がE_nということはn回の試行でE_nという値をとるとみなしてよいということだと思っているのですが、これは誤解でしょうか?

No.28283 - 2014/08/16(Sat) 09:35:21

Re: 期待値の意味 / ヨッシー
>期待値って、平均みたいなもので
これは正しいです。
>n回目の試行での期待値がE_nということはn回の試行でE_nという値をとる
「n回目の試行での期待値がE_nということはn回の試行の平均値がE_nである」
とすれば、厳密さはともかく、意味的には正しいです。

上記の解答は、以下のようにすれば、正しい答案になるでしょう。

n秒後のある点Pの位置を(a_n,b_n)とおき、原点から点Pまでの
距離の平方をD_nとおきます。このとき
 D_n=a_n^2+b_n^2
が成り立ち、点Pになりうるすべての点についてD_nの平均を取ると E_n となります。
n+1秒後に点Pは(a_n+1,b_n)、(a_n-1,b_n)、(a_n,b_n+1)、(a_n,b_n-1)のいずれかに等確率で移り、その平均値は
 D(n+1)=・・・=D_n+1
となります。点Pになりうるすべての点について、この式は成り立つので、
 E(n+1)=E_n+1
となり、E_0=0 より、E_n=n。

ただし、平均のとらえ方をかなりイメージ的に捉えている
(厳密に計算すれば当然正しいのですが、理解をしてもらいにくいでしょう)ので、危険な解答ではあるかも知れません。

上でいう「平均」とは、起こる確率で重み付けをした平均です。

No.28284 - 2014/08/16(Sat) 10:11:04

Re: 期待値の意味 / angel
> ただし、平均のとらえ方をかなりイメージ的に捉えている
> (厳密に計算すれば当然正しいのですが、理解をしてもらいにくいでしょう)ので、危険な解答ではあるかも知れません。


私も危険だと思います。
感覚的な部分は、計算の方針としては良いと思いますが、解答を書く上での根拠にはならないでしょう。

今回、E[n+1]=E[n]+1 という形になると感じていて、これでE[n]=nが帰納法で示せる道が見えているわけですから、ここを重点的に調べれば良いと思います。次のような感じで。

--
n秒後にPが存在しうる点がm箇所あるものとし、
それらの点を座標(a[k],b[k])、Pの存在確率をp[k] ( k=1〜m ) とする。
このp[k]に関して、Σ[k=1,m] p[k] = 1 である。
この時、
 E[n]=Σ[k=1,m] (a[k]^2+b[k]^2)p[k]
次にn+1秒後については、
 n秒後に(a[k],b[k])で、n+1秒後に(a[k]+1,b[k])
 n秒後に(a[k],b[k])で、n+1秒後に(a[k]-1,b[k])
 n秒後に(a[k],b[k])で、n+1秒後に(a[k],b[k]+1)
 n秒後に(a[k],b[k])で、n+1秒後に(a[k],b[k]-1)
がそれぞれp[k]/4の等確率となる。
そのため、
 E[n+1]
 =Σ[k=1,m] { ((a[k]+1)^2+b[k]^2)・p[k]/4 + … + (a[k]^2+(b[k]-1)^2)・p[k]/4 }
  ※…の部分は、解答では略しちゃダメ
 =Σ[k=1,m] (a[k]^2+b[k]^2+1)p[k]
 =Σ[k=1,m] (a[k]^2+b[k]^2)p[k] + Σ[k=1,m]p[k]
 =E[n]+1
となる。
--

言っていることは、ヨッシーさんの説明の通りですが、それを数式化すると上のような感じになります。
なお、(a[k]+1,b[k]),(a[k]-1,b[k]),(a[k],b[k]+1),(a[k],b[k]-1)の4通り分書くのが面倒な場合は、
aとbの対称性 ( E(a^2)=E(b^2) ) を利用して、
 E[n]=E(a^2+b^2)=E(a^2)+E(b^2)=2E(a^2)
としておけば、多少は楽になります。
※その場合、1/4の確率で a+1, 1/2の確率でaのまま、1/4の確率でa-1 の3通りで考える

No.28287 - 2014/08/16(Sat) 12:02:23

Re: 期待値の意味 / マリー
両者様、大変お詳しい解説をしてくださいまして、ありがとうございました。納得できました。
No.28311 - 2014/08/17(Sun) 14:33:36
2次関数 / キョン
X軸と2点(ー3、0)(1,0)で交わり、Y軸と点(0,6)で交わるようなグラフをもつ2次関数を求めよ
これ解ける方 やり方がわからないんで教えてください

No.28277 - 2014/08/15(Fri) 21:23:44

Re: 2次関数 / ヨッシー
求める二次関数は、
 y=a(x+3)(x−1)
と書けるので、これが、(0,6) を通るようにaを決めます。

No.28278 - 2014/08/15(Fri) 21:29:35

Re: 2次関数 / キョン
a=-2と答えがでたのですが
No.28279 - 2014/08/15(Fri) 21:35:21

Re: 2次関数 / ヨッシー
では、
 y=−2(x+3)(x−1)
が答えです。

No.28280 - 2014/08/15(Fri) 21:41:45
(No Subject) / ザー
右の図のzに対してz^2を作図せよ(図は略)

w=z^2とおくと
w/z=z/1よりlwl/lzl=lzl/1
arg(w-z)=argzとあるのですが左辺はargw-argzのあやまりですか?

No.28268 - 2014/08/15(Fri) 14:10:20

Re: / らすかる
そのようですね。
No.28271 - 2014/08/15(Fri) 14:32:20

Re: / ザー
ふと思ったのですが
arg(w-z)とargw−argzって図形的にどう違うのでしょうか?
「x軸とw-zのなす角」と「x軸とwのなす角からx軸とzのなす角を引いたもの」って同じですよね

No.28291 - 2014/08/16(Sat) 18:10:43

Re: / らすかる
全然違いますよ。
w=1,z=iのとき
argw-argz=0-π/2=-π/2
arg(w-z)=arg(1-i)=-π/4

No.28292 - 2014/08/16(Sat) 19:05:29
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