0830333

ヨッシーの八方掲示板(小中高の算数・数学 質問掲示板)

since 2008/03/25

旧数学掲示板のログ

使用上の注意はこちらにあります

質問される方は学年(質問する問題の対象学年)を書いて下さいね。
「答えはわかっているんですが・・・」という場合は、その答えを書いてもらえると、回答しやすいです。


過去の記事のいくつかをこちらに保管してあります。

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微積分 / 山田山
回答宜しくお願いします。
No.89109 - 2024/10/13(Sun) 17:11:49

Re: 微積分 / IT
任意の実数 a,b について
|a+b|≦|a|+|b| は分かりますか?

No.89110 - 2024/10/13(Sun) 17:38:54

Re: 微積分 / 山田山
三角不等式は把握しています。
No.89117 - 2024/10/13(Sun) 23:38:44

Re: 微積分 / IT
ご質問の不等式は三角不等式のn項の場合ですね。
No.89118 - 2024/10/13(Sun) 23:51:42

Re: 微積分 / 山田山
回答ありがとうございました。
三角不等式は盲点でした。

No.89121 - 2024/10/14(Mon) 03:31:28
確率 / 博士のアシスタント
北関東のある町に日本トップクラスの雨女が居住しており、その町に雨が降る確率は日々独立に変わるものの、必ず毎日
雨の降る確率>雨の降らない確率
となっているそうです。
高名な民俗学者の南方 熊偶数(みなかた くまぐす)博士が来年その雨女の生態、氏素性含めこの町全体を調査したいと考えています。
熊偶数博士はなによりも偶数を愛しているので、偶数月丸々ひと月かけて調査をするのですが、さらにその月に雨が降る日の日数が偶数であればなお好ましいとのこと。
博士は何月に調査すべきでしょうか?

No.89107 - 2024/10/13(Sun) 11:45:23
一橋大過去問 / Higashino
複素数平面
一橋大学顧問

なにとぞよろしくお願いします

以下問題

No.89103 - 2024/10/12(Sat) 20:52:53

Re: 一橋大過去問 / Higashino
こんにちは

なにとぞよろしくお願いします

回答が出来上がりましたので、答案を投稿させていただきます

アドバイス等ありましたら、ぜひお聞かせください

以下答案

No.89108 - 2024/10/13(Sun) 14:28:34
宇都宮大学過去 / Higashino
複素数平面
宇都宮大過去問
なにとぞよろしくお願いします

以下問題

No.89102 - 2024/10/12(Sat) 20:51:57

Re: 宇都宮大学過去 / X
1+cosθ+isinθ=2{cos(θ/2)}^2+2isin(θ/2)cos(θ/2)
=2{cos(θ/2)+isin(θ/2)}cos(θ/2) (A)
同様にして
1+cosθ+isinθ=2{cos(-θ/2)+isin(-θ/2)}cos(θ/2) (B)
ここでθはπの奇数倍ではないので
cos(θ/2)≠0
であることに注意すると、(A)(B)から
(証明すべき等式の左辺)
={{cos(θ/2)+isin(θ/2)}/{cos(-θ/2)+isin(-θ/2)}}^n
={cos(θ/2-(-θ/2))+isin(θ/2-(-θ/2))}^n
=(cosθ+isinθ)^n
=(証明すべき等式の右辺) (∵)ドモアブルの定理

No.89105 - 2024/10/12(Sat) 21:47:09

Re: 宇都宮大学過去 / Higashino
x先生、こんばんは

お久しぶりです

回答が出来上がりましたので、同行させていただきます
ご指導等ありましたら幸いです


以下答案

No.89106 - 2024/10/13(Sun) 00:41:01
(No Subject) / やり直しメン
□6番です

算数です


よろしくお願いします

No.89099 - 2024/10/12(Sat) 00:01:09

Re: / 独ソ不可侵条約
(だいぶずるい解答。正攻法がわからん…)
合計÷人数=平均 なので、
40人のクラスで平均70点なら40✕70で合計は2800になるはずです。
60点以上の生徒が30人いるとします。(適当に決めた数値)
60引いた合計が450だから、引く前の合計は450+(60✕30)=2250
したがって60点未満の生徒の引き算する前の合計は2800-2250=550 です。

(クラス全体)40人-(60点以上)30人で60点未満は10人です。
この人たちの引き算した後の合計は
(60-1人目の点)+(60-2人目の点)…+(60-10人目の点)
=600-(みんなの合計点) となります。
これが先程出た「550」だから、
600-550=50

というわけで答えは50点になります。

最初の適当に決めた数値は何でもいいけど、計算しやすい10とか20のほうがいいかも。それでも解けます。

No.89100 - 2024/10/12(Sat) 12:11:56

Re: / IT
質問者が何が分かって何が分からないのか分からないので、適切な回答が難しいですが

Aクラス:40人のクラスで平均点が70点なので 合計点は 2800点
Bクラス:40人のクラスで平均点が60点だと  合計点は 2400点
(Bは仮のクラス)

Aクラスの合計点とBクラスの合計点の差は 400点

Aクラスの内、60点以上のものについて 点数-60点 の合計は、450点
Aクラスの内、60点未満のものについて 60点-点数 の合計は、○点

No.89101 - 2024/10/12(Sat) 13:08:45
(No Subject) / 北辰
この問題を教えてほしいです。
中3です。答えは16㎤です。

No.89087 - 2024/10/11(Fri) 06:34:40

Re: / 北辰
解答は?儁EFを底面としています。なぜ、?僞BNや?僥CNではだめなのでしょうか? わかりやすく教えてくれると幸いです。
No.89088 - 2024/10/11(Fri) 06:37:37

Re: / 北辰
  すいません、訂正です。> 解答は三角形MEFを底面としています。なぜ、三角形EBNや三角形FCNではだめなのでしょうか? わかりやすく教えてくれると幸いです。
No.89089 - 2024/10/11(Fri) 08:11:03

Re: / ヨッシー
なぜ「だめ」と思いましたか?

あと、答えは 16cm^3 ではないと思います。

No.89091 - 2024/10/11(Fri) 09:26:58

Re: / 北辰
え? 解答は16㎤とかいてありますが.....
No.89092 - 2024/10/11(Fri) 10:23:23

Re: / 北辰
もし、そうだとしたら、理由を教えてください!!
No.89093 - 2024/10/11(Fri) 10:24:54

Re: / ヨッシー
三角形MEFを底面とした解答があるのであれば、
底面積いくら、高さいくら というのが書かれていると思いますが、
何と書いてありますか?

No.89094 - 2024/10/11(Fri) 11:46:39

Re: / 北辰
底面積が12㎠ 高さ4cmです。
No.89095 - 2024/10/11(Fri) 14:38:20

Re: / ヨッシー
あ、すみません。
16cm^3 で合ってます。

だとすると、やっぱり三角形EBNや三角形FCNを底面にしたのではだめですね。
だめと言うより、高さがすぐに求められないです。
三角形MEFを底面にすると、辺MNが底面に垂直になり、
高さとして使えますが、三角形EBNや三角形FCNを底面に
すると、高さに相当する辺がないため、別途高さを求める必要があります。

No.89096 - 2024/10/11(Fri) 15:22:07

Re: / 北辰
それは、もし、三角形EBNを底面としたとき、角EMBが90度ではないため(三平方の定理)、角FCNが90度だったとしても、側面同士の三角形MEBと三角形FCNは垂直ではないから高さに相当する辺がないといえる。 ということであってますか?
No.89098 - 2024/10/11(Fri) 15:37:22
大阪女子大過去問 / Higashino
複素数平面

大阪女子大過去問

何卒よろしくお願いします

以下問題

No.89086 - 2024/10/11(Fri) 04:29:55

Re: 大阪女子大過去問 / ヨッシー
αとβは
 cos(π/3)+isin(π/3) と cos(−π/3)+isin(−π/3)
ですので
 α^n+β^n=cos(nπ/3)+cos(−nπ/3)+i{sin(nπ/3)+sin(−nπ/3)}
  =2cos(nπ/3)
となります。
 2cos(nπ/3)=−1 になるのは、
 cos(nπ/3)=−1/2 のとき つまり、
 n=6m+2 または n=6m+4 (m は整数) のとき
 
 

No.89097 - 2024/10/11(Fri) 15:31:18

Re: 大阪女子大過去問 / Higashino
ヨッシー先生、ご回答ありがとうございました。またよろしくお願いいたします。
No.89104 - 2024/10/12(Sat) 20:53:38
数3積分 / DDコング
解答をみて行っている操作は理解できるのですが
思考プロセスがあまり理解できません。

x=π-1と置換するに至るヒントのようなものが
この式の中に隠されているのか
それともこの形は典型で覚えるべきもので
あるのか教えていただきたいです。

No.89079 - 2024/10/10(Thu) 10:34:59

Re: 数3積分 / 大西
King Property(キングプロパティ)と呼ばれる置換積分で有名なものですね。

三角関数や指数関数の定積分では時々用いられることがあります。

No.89080 - 2024/10/10(Thu) 11:12:06
(No Subject) / やり直しメン
□9番です

算数です

No.89077 - 2024/10/09(Wed) 23:55:25

Re: / ヨッシー
まん中の図は、全員が63点の図です。平均は 63点です。

左は、1番以外の人から1点ずつ取って、1番の人に上げた図です。
1番以外の人は全員62点になっているので、平均 62点です。
このことから、1番の人は「63点より、(人数−1)×1点だけ多い」ことがわかります。

右は、最後の人から何点か取って、残りの人に1.5点ずつ上げた図です。
最後の人以外は64.5点になっており、平均64.5点です。
このことから、最後の人は「63点より(人数−1)×1.5点だけ少ない」ことがわかります。
1番の人と最後の人の差は (人数−1)× 2.5 点であることがわかり、これが65点なので、
 人数−1 は 65÷2.5=26(人)であり、人数は 27人となります。

1番の人の得点は
 63+(27−1)×1=89(点)
となります。

No.89078 - 2024/10/10(Thu) 09:28:55

Re: / やり直しメン
申し訳ありません

すみません。ご説明が難しいです

もう少し簡単にお願いします
よろしくお願いします

No.89081 - 2024/10/10(Thu) 12:20:51
(No Subject) / コロ助
中3の問題です。
一番下の(4)の問題の解き方がわかりません。
解説はなく、答えは
y=cx二乗がイ
y=ex二乗がエ
らしいです。
どう解けばいいのか教えてくださいm(_ _)m

No.89076 - 2024/10/09(Wed) 23:44:17

Re: / ヨッシー
(3) は
 (変化の割合)=(9c−c)/(3−1)=2
 で 4c=2 ですね。答えは同じです。

ここまででわかっていることは、
正の値として、
 a=1/3, c=1/2 これより大きい d がある。
負の値として、
 b=-1/3 で、これより小さい e がある。

a と b はイとエ または ウとオですが、
イとエ だと、b(エ) より小さい e に対するグラフがないので、
a と b はウとオとなります。

a<c<d なので、a(ウ)、c(イ)、d(ア)
b>e なので、b(オ)、e(エ)
となります。

No.89082 - 2024/10/10(Thu) 13:50:21

Re: / コロ助
わかりやすくありがとうございました!
No.89090 - 2024/10/11(Fri) 08:25:15
複素数平面 / Higashino
法政大学過去問

なにとぞよろしくお願いします


以下問題

No.89071 - 2024/10/09(Wed) 21:45:37

Re: 複素数平面 / 大西
1±i=√2(cosπ/4±isinπ/4)より
(1±i)^n=(√2)^n(cos(nπ/4)±isin(nπ/4))

(1+i)^n+(1−i)^n
=(√2)^n(cos(nπ/4)+isin(nπ/4))+(√2)^n(cos(nπ/4)−isin(nπ/4))
=2×(√2)^n×cos(nπ/4)

2×(√2)^n=2^5よりn=8
これはcos(nπ/4)=cos2π=1
を満たす
よって、n=8

No.89073 - 2024/10/09(Wed) 22:09:26

Re: 複素数平面 / Higashino
お初です

ご回答ありがとうございました

私の答案を上げておきます

ご使用いただければ幸いです

No.89083 - 2024/10/10(Thu) 18:57:57

Re: 複素数平面 / Higashino
ご使用いただければ幸いです

 失礼しました

ご意見いただけると幸いです

No.89084 - 2024/10/10(Thu) 19:20:49

Re: 複素数平面 / 大西
n=9もいけるのですね。
勉強になりました。

No.89085 - 2024/10/10(Thu) 22:14:08
ガウス記号の等式の証明 / 大西
自然数nに対して、[√(16n+20)]=[√(16n+23)]が成り立つことを示したいのですが、どこから手を付けて良いのかが分かりません。[ ]:ガウス記号です。

=kとおいて、k≦[ ]<k+1としてnの範囲を求めてもうまくいかないし、
数学的帰納法でも厳しいし、困っています。
示し方を教えてください。

No.89068 - 2024/10/09(Wed) 20:52:59

Re: ガウス記号の等式の証明 / IT
[√(16n+20)]<[√(16n+23)]であるためには
16n+21,16n+22,16n+23 のどれかが平方数である必要があります。
4での剰余を考えると16n+21のみが候補ですが
16n+21=m^2 とはならないことを示せば良いと思います
(注意)ここで m=4k±1とおけます。m,kは整数です。

No.89072 - 2024/10/09(Wed) 22:05:03

Re: ガウス記号の等式の証明 / 大西
ITさんご返信ありがとうございます。

確かに[√(16n+20)]<[√(16n+23)]とならないことを示せば良いですね。気付きませんでした。
ありがとうございます。

No.89074 - 2024/10/09(Wed) 22:27:22
九州大学過去問 / Higashino
複素数平面
九州大学過去問
何卒よろしくお願いします

以下問題

No.89064 - 2024/10/09(Wed) 14:18:37

Re: 九州大学過去問 / X
(1)
条件から
z[1]=cosθ+isinθ
z[2]=cos(θ+π/2)+isin(θ+π/2)
z[3]=cos(θ+π)+isin(θ+π)
z[4]=cos(θ+3π/2)+isin(θ+3π/2)
∴ドモアブルの定理により
z[1]^k=coskθ+isinkθ
z[2]^k=cos(kθ+kπ/2)+isin(kθ+kπ/2)
z[3]^k=cos(kθ+kπ)+isin(kθ+kπ)
z[4]^k=cos(kθ+3kπ/2)+isin(kθ+3kπ/2)

(2)
条件から
z[1]=cosθ+isinθ
z[2]=i(cosθ+isinθ)
z[3]=-(cosθ+isinθ)
z[4]=-i(cosθ+isinθ)
∴ドモアブルの定理により
z[1]^k=coskθ+isinkθ
z[2]^k=(i^k)(coskθ+isinkθ)
z[3]^k={(-1)^k}(coskθ+isinkθ)
z[4]^k={(-i)^k}(coskθ+isinkθ)
よって、求める相異なるものの個数は
A[k]={1,i^k,(-1)^k,(-i)^k}
なる集合A[k]の相異なる要素の個数
と同じになるので
(i)k=2のとき
A[k]={1,-1,1,-1}
により2個
(ii)k=3のとき
A[k]={1,-i,-1,i}
により4個
(iii)k=4のとき
A[k]={1,1,1,1}
により1個
(iv)k=100のとき
A[k]={1,1,1,1}
により1個

No.89065 - 2024/10/09(Wed) 19:48:58

Re: 九州大学過去問 / Higashino
x 先生、こんにちは

お久しぶりでございます

今回もご回答くださりありがとうございました

私なりに考えた答案を無視をいただけると幸いです

何卒よろしくお願いいたします


以下、画像拡大リンク先
https://imgur.com/a/q6Xyw8i

No.89066 - 2024/10/09(Wed) 20:36:57

Re: 九州大学過去問 / Higashino
  失礼しました

私なりに考えた答案を無視をいただけると幸いです

ではなく

答案を見ていただけると幸いです

この頃寒くなってきましたね ご自愛ください

No.89069 - 2024/10/09(Wed) 21:16:25

Re: 九州大学過去問 / Higashino
所々、草案が間違っておりました

正しいものを改めて投稿いたします

よろしくお願いいたします

No.89075 - 2024/10/09(Wed) 23:03:17
(No Subject) / やり直しメン
□3の(2)についてです

算数です


分かりませんでした。

教えてください

No.89060 - 2024/10/09(Wed) 07:35:26

Re: / やり直しメン
お願いします
No.89061 - 2024/10/09(Wed) 07:37:08

Re: / やり直しメン
写真が出ないみたいです。
後でまた貼ります

申し訳ありません

No.89062 - 2024/10/09(Wed) 07:38:33
数学IIIの定積分 / てリオ
ルート(1ーX)/(1+X)の[0,1]範囲の定積分ですが、
X=sinθと置換して、答えはπ/2-1と出たのですが、合ってますか?

また、他に求め方はありますか?
わかる方、宜しくお願いします。

No.89056 - 2024/10/08(Tue) 21:47:13

Re: 数学IIIの定積分 / X
>>X=sinθと置換して、答えはπ/2-1と出たのですが、合ってますか?

>>ルート(1ーX)/(1+X)

√{(1-x)/(1+x)}
の意味であるなら、合っています。

No.89058 - 2024/10/09(Wed) 07:00:20

Re: 数学IIIの定積分 / X
>>また、他に求め方はありますか?
√(1+x)=t
と置くと
x=t^2-1
dx=2tdt
∴∫[0→1]{√{(1-x)/(1+x)}}dx=2∫[1→√2]{√(2-t^2)}dt
更に
t=(√2)sinθ
と置いて
∫[0→1]{√{(1-x)/(1+x)}}dx=4∫[π/4→π/2]{(cosθ)^2}dθ
=2∫[π/4→π/2](1+cos2θ)dθ
=π/2-1

No.89059 - 2024/10/09(Wed) 07:09:17

Re: 数学IIIの定積分 / てリオ
Xさん、返信有難うございます。

要するに、x=cos2θとおけばよいということですね。
確かに同じ答えになりました!

形的に見て、双曲線関数(sinhx,coshx,tanhx)を使った置き換えで鮮やかに解けないかな?と試行錯誤してみたのですが難しいようですね・・・(数検1級の学習中です・・・)

No.89063 - 2024/10/09(Wed) 13:14:45

Re: 数学IIIの定積分 / IT
簡単になるわけではないですが、
逆関数を考えると、見た目は少しシンプルになりますね。

No.89067 - 2024/10/09(Wed) 20:39:01
(No Subject) / やり直しメン
算数です

□4について教えてください

No.89049 - 2024/10/07(Mon) 21:10:12

Re: / _
平均点=合計点÷回数 、合計点=平均点×回数 はいいですか。

90点が△回、85点が□回 あったとすると
10回分の合計点を考えて

 85.5×10 = 75 + 90×△ + 85×□

がいえる。なお △と□は合わせて9回です。
ここから△と□を求めるのは難しくないのでは(算数ならつるかめ算とか使うのかな)。

No.89051 - 2024/10/07(Mon) 22:52:42
(No Subject) / era
中3範囲で解けるみたいですが手も足も出ないです。
図が若干雑ですが1辺が3,5,7の三角形の、赤い部分の角度は?という問題です。

No.89044 - 2024/10/06(Sun) 23:59:04

Re: / らすかる
△ABCでAB=3、BC=7、CA=5とします。
∠Aの角の二等分線と辺BCの交点をDとすると
BD:DC=AB:AC=3:5からBD=21/8、DC=35/8
AからBCに垂線AHをおろすと、三平方の定理から
BH^2+AH^2=3^2=9, HC^2+AH^2=5^2=25
2式の差をとり
HC^2-BH^2=25-9=16
HC=7-BHだから
(7-BH)^2-BH^2=16
これを解いて BH=33/14
AH^2=9-BH^2=675/196
またHD=BD-BH=15/56なので
AD^2=AH^2+HD^2=675/196+(15/56)^2=(15/8)^2
∴AD=15/8
Bを通りADと平行な直線と直線ACの交点をEとすると
△EBC∽△ADCで相似比はBC:DC=7:35/8=8:5だから
EB=(8/5)AD=3、EC=(8/5)AC=8
よってEA=EC-AC=3=EB=ABなので△EBAは正三角形
従って∠CAD=∠CEB=60°なので、求める角度は∠CAB=2∠CAD=120°

(ちょっとズルめな別解)
見た感じ120°と予想されるので
2辺が3と5で間の角度が120°の三角形の残りの辺が
7になるかどうかを調べることにする。
一辺が3の正三角形EBAを描きEAの中点をMとするとAM=3/2、BM=3√3/2
EAの延長上にAC=5となるように点Cをとると
MC=AM+AC=13/2
BC^2=BM^2+MC^2=27/4+169/4=49からBC=7
従って△ABCは問題の三角形と合同だから、求める角度は120°

No.89045 - 2024/10/07(Mon) 05:56:09

Re: / IT
△ABCでAB=3、BC=7、CA=5とします。
Cから直線ABに垂線CHをひくと

三平方の定理から
BH^2+CH^2=BC^2 ∴(3+AH)^2+CH^2=7^2
AH^2+CH^2=AC^2=5^2

2式の差を取ると
9+6AH=24∴AH=5/2=AC/2

直線AB上にAH=HD となるAとは異なる点Dを取ると
△ACDは正三角形で∠CAD=60°
∴∠BAC=180°-60°=120°

※種明かし、高校で習う「余弦定理」の特別な場合なので証明を真似しました。

No.89050 - 2024/10/07(Mon) 21:53:06
確率的解釈について / ぐっち
https://academic.oup.com/ptp/article/79/2/313/1901015
pdfにある(14),(15)の式がなぜ成り立つのかわからないです。
ご教授よろしくお願いいたします。

No.89034 - 2024/10/06(Sun) 18:12:19
整数問題…? / 伊月
pを素数、a、bを互いに素な正の整数とするとき、(a+bi)^pは実数ではないことを示せ。ただしiは虚数単位を示す。

(a+bi)^pの虚部は、

pC1a^(p-1)b-pC3a^(p-3)b^3+…+pCp(-1)^(p-1)/2b^p

です。(a+bi)^pが実数にはならないということは、この虚部が0にはならないということですので、背理法を利用して、この虚部が0になると仮定して矛盾を導く方針を考えました。

pC1a^(p-1)b-pC3a^(p-3)b^3+…+pCp(-1)^(p-1)/2b^p=0

左辺に第1項のみ残して、あとは全部右辺に移項します。

pC1a^(p-1)b=pC3a^(p-3)b^3-…-pCp(-1)^(p-1)/2b^p

b≠0で両辺を割って、右辺はp^2でくくります。

pa^(p-1)=b^2(pC3a^(p-3)-…-pCp(-1)^(p-1)/2b^(p-3))

左辺は素数pの倍数で、aとbは互いに素なので、b^2がpの倍数となり、このときbがpの倍数なので、b=mpとおけて、

pa^(p-1)=m^2p^2(pC3a^(p-3)-…-pCp(-1)^(p-1)/2b^(p-3))
a^(p-1)=m^2p(pC3a^(p-3)-…-pCp(-1)^(p-1)/2b^(p-3))

aがpの倍数となり、aとbが互いに素であることに矛盾する。

答案が不備だらけで、これではだめだそうです。どこがだめなのか指摘していただけないでしょうか。

No.89025 - 2024/10/06(Sun) 11:59:59

Re: 整数問題…? / IT
ざっと見ただけですが
> (a+bi)^pの虚部は、
>
> pC1a^(p-1)b-pC3a^(p-3)b^3+…+pCp(-1)^(p-1)/2b^p
>

(-1)^(p-1)/2b^p は カッコを使って分かり易くする必要があります。

p=2 のときは、別にした方が良いかも。(小さなこと)
> です。(a+bi)^pが実数にはならないということは、この虚部が0にはならないということですので、背理法を利用して、この虚部が0になると仮定して矛盾を導く方針を考えました。
>
> pC1a^(p-1)b-pC3a^(p-3)b^3+…+pCp(-1)^(p-1)/2b^p=0
>
> 左辺に第1項のみ残して、あとは全部右辺に移項します。
>
> pC1a^(p-1)b=pC3a^(p-3)b^3-…-pCp(-1)^(p-1)/2b^p
>
> b≠0で両辺を割って、右辺はp^2でくくります。


「b^2 でくくります」ですよね。
>
> pa^(p-1)=b^2(pC3a^(p-3)-…-pCp(-1)^(p-1)/2b^(p-3))
>
> 左辺は素数pの倍数で、aとbは互いに素なので、b^2がpの倍数となり、このときbがpの倍数なので、b=mpとおけて、

「左辺は素数pの倍数」これは当たり前ですね。書き方の問題ですが「右辺がpの倍数」を明記した方が良いと思います。

右辺の(pC3a^(p-3)-…-pCp(-1)^(p-1)/2b^(p-3))がpの倍数でないことは、なぜ言えますか? 
正しかったとしても説明不足だと思います。
(ここがポイントだと思うので証明なしではだめでしょうね)

No.89026 - 2024/10/06(Sun) 12:52:08

Re: 整数問題…? / らすかる
こういう方法はいかがでしょうか。
(a+bi)^2=(a^2-b^2)+(2ab)iの実部a^2-b^2はaと互いに素な数、虚部2abはaの倍数。
pをaと互いに素な数、sを任意の整数とすると
(as+pi)((a^2-b^2)+(2ab)i)=a(s(a^2-b^2)-2bp)+((2bs+p)a^2-pb^2)i
は実部がaの倍数、虚部がaと互いに素な数となるから、
(a+bi)に(a+bi)^2を何回掛けても実部がaの倍数で虚部がaと互いに素である数になる。
よってa+biの奇数乗の虚部はaと互いに素だから、a+biの奇素数乗は虚数。
また(a+bi)^2=(a^2-b^2)+(2ab)iも虚数なので、a+biの素数乗が実数になることはない。

No.89033 - 2024/10/06(Sun) 18:01:26

Re: 整数問題…? / 伊月
>(-1)^(p-1)/2b^p は カッコを使って分かり易くする必要があります。

これではp-1の分母が2b^pに見えてしまうということですよね。{(-1)^(p-1)/2}b^pのように書けばよいでしょうか。

>p=2 のときは、別にした方が良いかも。
p=2の場合の虚部は2abiで、aもbも正の整数ですので、さすがにこれは0ではないと、また思い込みの解答の書き方をしてしまいました。丁寧に書くべきでした。

>「b^2 でくくります」ですよね。
仰る通りでした。校正が甘かったです。

>右辺の(pC3a^(p-3)-…-pCp(-1)^(p-1)/2b^(p-3))がpの倍数でないことは、なぜ言えますか? 

最初、ここが仰っておられることがよくわからなかったのですが、

pa^(p-1)=b^2(pC3a^(p-3)-…-pCp{(-1)^(p-1)/2}b^(p-3))

という形において、右辺がpの倍数であるのは何もb^2の方であることは明らかなことではないので、(pC3a^(p-3)-…-pCp{(-1)^(p-1)/2}b^(p-3))の方がpの倍数になることはないことをきちんと書かなければならないということでしょうか。

この場合、b^2はpの倍数でもaの倍数でもないということで、b=1になるという考え方はあっていますでしょうか。

b=1とすると、右辺の括弧の中身は、

pC3a^(p-3)-pC5a^(p-5)+…-pCp(-1)^(p-1)/2

ですが、これがpの倍数にならないことを以下のように考えてみました。

pCqにおいて、q=3、5、7、…、p-2とします。
pCq=(p/q)(p-1)C(q-1)
q(pCq)=p((p-1)C(q-1))
右辺がpの倍数なので、左辺もpの倍数で、qについての仮定から、qがpの倍数であることはなく、したがってpCqがpの倍数です。

pC3a^(p-3)-pC5a^(p-5)+…-pCp(-1)^(p-1)/2において、一番最後の項以外はすべてpの倍数で、pCp(-1)^(p-1)/2は1か-1なので、pC3a^(p-3)-pC5a^(p-5)+…-pCp(-1)^(p-1)/2はpで割り切れない(mp±1の形をしているから)。

このように考えてみたのですが、これは合っていますでしょうか。考えに考えましたが、これ以上はわからないです。改善箇所がありましたら、詳しく教えて頂けないでしょうか。

No.89035 - 2024/10/06(Sun) 20:20:07

Re: 整数問題…? / IT
>という形において、右辺がpの倍数であるのは何もb^2の方であることは明らかなことではないので、(pC3a^(p-3)-…-pCp{(-1)^(p-1)/2}b^(p-3))の方がpの倍数になることはないことをきちんと書かなければならないということでしょうか。

そうですね。

>この場合、b^2はpの倍数でもaの倍数でもないということで、b=1になるという考え方はあっていますでしょうか。

まちがってます。b=1 になるとは限りません。

No.89036 - 2024/10/06(Sun) 21:01:08

Re: 整数問題…? / 伊月
>こういう方法はいかがでしょうか。

読めば読むほどすごい証明方法だと思うのですが、誤解してないか、一つ一つ確認させてください。

>a^2-b^2はaと互いに素な数
この証明を以下のようにしてみたのですが、合っていますでしょうか。

a^2-b^2とaの最大公約数をgとします。
a^2-b^2=cg…(1)
a=dg…(2)

(2)を(1)に代入して、
b^2=g(d^2g-c)
b^2はgで割り切れるが、(1)より、aもgで割り切れるので、aとbが互いに素である過程から、g=1なので、a^2-b^2はaと互いに素である。

ちなみにこれでよい場合、このようなすごい発想の解法の答案にこの程度のことは書く必要はあるのでしょうか。

>(as+pi)((a^2-b^2)+(2ab)i)=a(s(a^2-b^2)-2bp)+((2bs+p)a^2-pb^2)i
は実部がaの倍数、虚部がaと互いに素な数となるから、

as+piの意味をたぶんわかっていないので、確認させてください。

(a+bi)^3=(a+bi)(a+bi)^2
s=1、p=b

(a+bi)^5=(a+bi)^3(a+bi)^2
s=a^2-3b^2、p=3a^2b-b^3(←がaと互いに素なのは確認済み)

(a+bi)^7=(a+bi)^5(a+bi)^2
s=a^4-10a^2b^2+5b^4、p=5a^4b-10a^2b^3+b^5(←がaと互いに素なのは確認済み)

こうやってみると、(a+bi)^2に、((aの倍数)+(aと互いに素な整数)i)をかける計算が延々と続く感じです。

(a+bi)^5={(a+bi)(a+bi)^2}(a+bi)^2
(a+bi)^7=[{(a+bi)(a+bi)^2}(a+bi)^2](a+bi)^2

上のように、(a+bi)(a+bi)^2…(a+bi)^2のように分解して、頭から掛け算をしていくと、必ず(a+bi)^2と((aの倍数)+(aと互いに素な整数)i)の掛け算が登場するので、それだったらまず、(aの倍数)+(aと互いに素な整数)iをas+piとおいて、(as+bi)(a+bi)^2が(aの倍数)+(aと互いに素な整数)iになることを示しておくという理解は正しいでしょうか。

No.89037 - 2024/10/06(Sun) 21:43:27

Re: 整数問題…? / 伊月
>まちがってます。b=1 になるとは限りません。

pa^(p-1)=b^2(pC3a^(p-3)-…-pCp{(-1)^(p-1)/2}b^(p-3))

pC3a^(p-3)-…-pCp{(-1)^(p-1)/2}b^(p-3)がpの倍数であると仮定し、mを整数として、

pC3a^(p-3)-…-pCp{(-1)^(p-1)/2}b^(p-3)=mpと表せたとします。このとき、
pa^(p-1)=b^2mp
両辺をpで割ると、
a^(p-1)=b^2m
これだとaとbが互いに素であるにも関わらず、a^(p-1)を素因数分解したときに、その因数にbが現れてしまって矛盾するのではないでしょうか。b=1でないとまずいと思うのですが、どう考え違いしているのかわからないです。

また、pC3a^(p-3)-…-pCp{(-1)^(p-1)/2}b^(p-3)は最後の項以外はすべてpの倍数だと思いますが、これがpの倍数ということはb自身がpの倍数ということになると思います。そうすると、

pa^(p-1)=b^2(pC3a^(p-3)-…-pCp{(-1)^(p-1)/2}b^(p-3))

において、右辺は素因数分解すると、少なくとも素因数pの指数は3以上ですが、左辺はaとbが互いに素なので、aがpの倍数であることはないので、左辺の素因数分解でpの指数は1で、これまた矛盾してしまうように思えます。

やはりpC3a^(p-3)-…-pCp{(-1)^(p-1)/2}b^(p-3)はpの倍数ではないように思えてならないのですが、どこを考え違いしているのかわからないです。

No.89038 - 2024/10/06(Sun) 22:23:02

Re: 整数問題…? / IT
>この場合、b^2はpの倍数でもaの倍数でもないということで、b=1になるという考え方はあっていますでしょうか。

これを読んで、(b=1になるかならないかは別にして)この論述は間違っていると指摘したのですが。

No.89039 - 2024/10/06(Sun) 22:45:14

Re: 整数問題…? / 伊月
>これを読んで、この論述は間違っていると指摘したのですが。

仰る通りでした。

>b^2はpの倍数でもaの倍数でもないということで、b=1
これはおかしかったです。

No.89038にも書きました通り、

pC3a^(p-3)-…-pCp{(-1)^(p-1)/2}b^(p-3)=mpと表せるとし、
pa^(p-1)=b^2mp
a^(p-1)=b^2m
aとbは互いに素なので、b=1

このように書くなら、これはおかしくないということで、問題ないでしょうか。

No.89040 - 2024/10/06(Sun) 23:05:01

Re: 整数問題…? / らすかる
> ちなみにこれでよい場合、このようなすごい発想の解法の答案にこの程度のことは書く必要はあるのでしょうか。
多少の説明は書いた方が良いでしょうね。
ユークリッドの互除法により
gcd(a+b,a)=gcd(b,a)=1, gcd(a-b,a)=gcd(-b,a)=1なので
a^2-b^2=(a+b)(a-b)からa^2-b^2はaと互いに素
ぐらいで良いかと思います。

> ・・・を示しておくという理解は正しいでしょうか。
正しいです。

No.89041 - 2024/10/06(Sun) 23:21:33

Re: 整数問題…? / らすかる
89033に書いた内容がイマイチすっきりしませんので、書き直してみました。
内容は同じです。
q,rをaと互いに素な整数、m,nを任意の整数として
ma+qiと表せる数(すなわち実部がaの倍数、虚部がaと互いに素な整数)の集合をA
r+naiと表せる数(すなわち実部がaと互いに素な整数、虚部がaの倍数)の集合をB
とする。
(ma+qi)(a+bi)=(ma^2-bq)+a(mb+q)i∈B
(r+nai)(a+bi)=a(r-bn)+(na^2+br)i∈A
(∵aと互いに素な整数を掛けたものはaと互いに素、またそれに
  aの倍数を足してもaと互いに素だから、ma^2-bqとna^2+brはaと互いに素)
つまり集合Aに属する数にa+biを掛けると集合Bに属する数になり、
集合Bに属する数にa+biを掛けると集合Aに属する数になる。
a+biは集合Aに属するから、a+biの奇数乗は集合Aに属する。
集合Aに属する数は虚部がaと互いに素であることから虚数なので、
a+biの奇素数乗は虚数。
また(a+bi)^2=(a^2-b^2)+2abiも虚数なので、a+biの素数乗は実数にならない。

No.89046 - 2024/10/07(Mon) 06:20:08

Re: 整数問題…? / 伊月
らすかる様

素晴らしい解法を教えてくださり、ありがとうございました。本当に勉強になりました。

初めてみる解法で、使いこなせるようになりたいのですが、この解法が活躍する問題をご存じでしたら、紹介していただけないでしょうか。

色々探しているのですが、そもそもテーマ名がわからず、なかなか見つけられないです。

No.89052 - 2024/10/07(Mon) 23:37:08

Re: 整数問題…? / らすかる
このような解法を用いたのはおそらく(私にとって)初めてで、
同様の解法を使う問題は残念ながら思いつきません。
発想は「虚部がaやbで割り切れないことを言えば虚数」に
気づいた点です。

No.89054 - 2024/10/08(Tue) 06:15:11

Re: 整数問題…? / 伊月
ご丁寧にお返しありがとうございました。
一つの芸術作品、観賞用の解法ですね。

重ね重ね、ありがとうございました。

No.89057 - 2024/10/08(Tue) 21:50:53
早稲田大学過去問 / Higashino
複素数平面

早稲田大学過去問

何卒よろしくお願いします

以下問題

No.89024 - 2024/10/06(Sun) 07:01:56

Re: 早稲田大学過去問 / Higashino
私の答案が出来上がりましたので、投稿させていただきます

ご指導のほどよろしくお願いいたします

以下答案

No.89027 - 2024/10/06(Sun) 17:19:07

Re: 早稲田大学過去問 / X
(1)は問題ないとして(2)について。

添付写真の下から5行目の
2cos(nπ/2)+2 ((A)とします)
から、Higashinoさんのように4を法とした
剰余を考えた表示でも問題ないのですが
解答としては(A)で十分です。

No.89030 - 2024/10/06(Sun) 17:27:19

Re: 早稲田大学過去問 / Higashino
x先生、こんばんは

今回も最後までお使いいただきありがとうございました。今後ともなにとぞよろしくお願いいたします。

No.89043 - 2024/10/06(Sun) 23:42:29
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