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Physics Senior High

キの問題なんですが、電位は無限遠基準で金属球内部では電位が等しいからbじゃなくてc点での電位を考えるべきだと思ったんですが答えはbでした。教えて欲しいです

W 86 13 静電気力と電場 105.〈帯電した導体がつくる電場〉 次の文中の に適切な数式または数値を入れよ。 ただし, 数式は, ko, a, bxQq のうち必要なものを用いて答えよ。 ガウスの法則によると, 任意の閉曲 面を貫く電気力線の密度は電場の強さ に等しい。 例えば, 真空中で点電荷を 中心とする半径rの球面を仮定して考 えれば,点電荷から出る電気力線の本 数を球の表面積でわった値が球面にお ける電場の強さとなる。 そのため,電 金属球 M Q -a- 図1 なぜここ電場ない 金属球殻 N Q 図2 0,0 N M 図3 気量g (g>0) の点電荷から出る電気力線の本数nは,真空中でのクーロンの法則の比例定数 ko を用いて, n=アと書ける。 図1のように,真空中に半径αの金属球Mがあり, Q(Q>0) の電気量をもつように帯電さ せた。金属球Mの中心Oから距離xだけ離れた点における電場の強さE,電位Vについて考 える。 ただし, 電位Vは無限遠方を基準とする。 xa のときは,金属球Mから出る電気力線は金属球Mの中心から放射状に広がると考 えられるため、電場の強さEは,E=イとわかる。 また、 その点の電位Vは, V=ウである。 また, x<a のときは,導体内部の電位は導体表面の電位と等しく, 導体内部に電気力線 が生じないことから,E= エ,V=オとなる。 図2のように,内半径 6, 外半径cの金属球殻Nがあり, -Qの電気量をもつように帯電 させた。このとき, 金属球殻Nが球殻内部の真空の空間につくる電場は,内部に発生する電 気力線のようすを考えると0である。 次に,図3のように, 真空中で, 金属球殻Nで金属球Mを囲い, 金属球殻Nの中心 O' が金 属球Mの中心Oに一致するように配置した。 ただし, a<b<c であり,金属球Mの電気量は Q,金属球殻Nの電気量はQのままであるとする。 このとき, 中心Oから距離 x(a<x<b) だけ離れた点における電場の強さ E' は,金属球 M, 金属球殻Nがそれぞれ単 独でつくる電場を足しあわせた合成電場の強さであるので,E'=カである。また,金 属球殻Nに対する金属球Mの電位 VNM は,金属球殻Nの内部には電気力線は生じないので VNM=キである。 金属球Mと金属球殻Nは,電位差 VNM を与えればQ の電気量が蓄えられるコンデンサー とみなすことができる。このコンデンサーの電気容量Cは,C 無限基準やから である。 Cとこの電位が のものとこの電位じゃないん? [20 関西大 ] 秘解

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Mathematics Senior High

(1)の赤線以下の書いてある意味が分からないです y=1との接点を表しているのは分かるのですが接点の求め方が分かりません、教えてください!

【〔1〕 関数 f(x)=2sin (2x- - πT ♪ 軸方向に +1 について考える。 y=f(x) のグラフは,y=| H に ウ また,y=f(x) のグラフはy軸と点(0, クー だけ平行移動した曲線であり,yの値のとり得る範囲はオカ≦y≦キである。 ア sin |xのグラフをx軸方向 〔2〕 n を整数とする。 関数 g(x)= フはx軸とコ 個の交点をもち, その中でx座標が最も小さい交点の座標は ケで交わる。さらに,xの範囲でこの関数のグラ π F 0 である。 1 サシ nπ x = tanx 2 について考える。tan π x = y=g(x)のグラフは,y=1 ス 1 tanx であることを利用すると, セ tanx (x nπ 2 xキ - のグラフをx軸方向に π だけ平行移動した曲線である。 さらに, 0<x<π, xキ π > の範囲で y = g(x)のグラフは y = tanx のグラフとタ 一個の交点をもち, その中でx 座標が最も小さい交点の座標は π チ である。 解答 Key1 [1] f(x)=2sin(2x- =2sin (2x-1)+1=2sin2(x-1)+1 G よって, y=f(x)のグラフは,y=2sin2.x のグラフをx軸方向に の係数2をくくり出すことが 重要である。 π 6' ♪ 軸方向に1だけ平行移動した曲線である。 に また,-1 ≦ sin2(x-1) ≦1より よって, yの値のとり得る範囲は π 次に f(0) = 2sin(- 2sin (-2) +1=1-√3 3 ゆえに、グラフとy軸の交点の座標は(0, 1/√3) 0 さらに,f(x) = 0 とおくと sin (2x-万 12sin2(x- -1 ≦ 2sin2(x-z) +1≤30がすべての実数値をとって変 化するとき -1sin≦1 -1≦x≦3 3 y=2sin2x-+1 A A 76 x =- 2 一日 π π 0≦x<2πのとき, 3 3 ≦2x- < 1/x であるから 11 π π 7 11 19 3 2x- =- ・π, ・π, π より x = 3 6 6 6 π、 13 y 1 7 π, π 0 x 12' 4", 12 4 したがって, 0≦x<2π の範囲で y=f(x) のグラフはx軸と4個 の交点をもち,その中で x 座標が最も小さい交点の座標は(1) 12

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Mathematics Senior High

青の四角で囲ったとこなんですけど、どっからこうなってるのかよくわかりません、教えてほしいです!

であるこ 3 実数x, y は,不等式 0<x<2/0<y</logunx tany logtany tan x (30点) をみたすとする. このとき,x,yの組 (x,y) の範囲を座標平面上に図示せよ. 【解答】 底の条件より tanx ≠ 1, tany ≠1 が存在する 二素であり, x = T 4 y 4 【解説】 1° 以下,この条件のもとで考える. logtanx tany = t とおくと logtany tanx=1であるから logtantany logtany tanxより, 【解説】 2° t< 両辺に (0) を掛けて 【解説】3° <t (t+1)t(t-1) < 0 t <-1,0 <t<1 .. log tanx tany<-1, 0<logtanx tany < 1 (i) 0 <tanx < 1 すなわち <x<4のとき(*)より, 1 <tany, tanx <tany <1 . ? tanx tan x | <tany, tanx <tany <tan 4/4 JT 2 x,y, -xはすべて鋭角であるから, -x<y, x<y< 1 <tanx すなわち <x<砦のとき(*)より, ......(*) 【解説】4° 【解説】 5° 【解説】6° ▼ 【解説】 4° tany< 1 tanx 1 <tany <tanx tany <tan( -x tan <t <tany <tanx 【解説】 5° 2 x,y,x はすべて鋭角であるから, y<-x, <y<x 以上より,(x,y) の範囲は右図の網目部分 (境界は除く) ...... (答) のようになる. 【解説】 10 T π X 【解説】6° 1° 対数関数の方程式や不等式を考える際, 底の条件, 真数の条件を確認しなければいけない. 本間では, 0<x<20<y < より tanx0 tany0 であるから、真数の条件はみたされており,底が1ではない正の 数である条件を確認する、 2° 対数関数の方程式や不等式では、底を揃えることができるならば揃える. 1ではない正の数α, b に対して logab= log, b logoa 1 log, a 一文/数 5-

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Mathematics Senior High

微分の問題について質問です。 解説のマーカーを引いたところが分かりません。 一つ目のマーカーの部分の式はどうやったらこうなるんですか?二つ目のマーカーのところのt^2-2t-6はどこから出てきたんですか?またそれ以降の計算をする意味が分かりません。

例題 2234次関数のグラフの接線 思考プロセス 例題 221 f(x) = x-4x-8x°とする。 **** (1) 関数 f(x) の極大値と極小値,およびそのときのxの値を求めよ。 (2) 曲線y=f(x) に異なる2点で接する直線の方程式を求めよ。 (北海道大) ReAction 接線の方程式は、接点が分からなければ (t, f(t)) とおけ 例題 218 (2) 段階に分ける 曲線 y=f(x) 異なる x=t における y=f(x) の接線が x=t 以外の点で再びy=f(x)に接する。 の方程式とy=f(x) を連立すると (x-t) (xの2次式)=0 x=t 以外の重解 ARES 0-(-x=t (1) f'(x) =4.x-12x²-16x=4x(x+1)(x-4) f'(x) = 0 とすると x = -1,0,4 よって,f(x)の増減表は次のようになる。ゴ y=f(x) 再び接する x -1 0 ... 4 |f'(x) 共 0 +0 0 + YA y=f(x)| f(x) -30V -128 7 -10 4 したがって x=0のとき極大値 0 N x=1のとき極小値 3 -3 x=4のとき極小値-128 -128 (2) 曲線y=f(x) 上の点(t,t-4-8t2) における接線 の方程式は,f'(t) = 4t-12-16t g y-(4-4t3-8t2) = (4t³ - 12t² - 16t)(x-t) y= (4t-12-16t)x-3t+8 + 8t? ① と y=f(x) を連立すると .. 1 x-4x³-8x2 = (4t3-12t2 - 16t)x-3+4 +8t3 +8t² (x_t)^{x2+ (2t-4)x+3t2-8t-8} = 0 ①が曲線 y=f(x) と x = t 以外の点で接するのは x2+(2t-4)x +362-8t-8=0... ②がx=t 以外の この接線は1つの接線に 対して、2つの接点が 応している。 このような 接線を複接線という。 例題 218 Point 参照。 x = tで接するから, xt) を因数にもつ。 重解をもつときであるから, ② の判別式をDとする方式 D 4 D=0 141=(t-2)2-(3t-8t-8)= -2t + 4t + 12 よって, 2-2-60 より このとき②重解は t=1±√7 =24-4-t+2=1√7(複号同順) 2 398 これは, tと異なる。 はない

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Physics Undergraduate

電磁気学Iです。10の問題なのですが、答えでなぜa'からb'の電位差から求めているのかが分かりません。a'からなのは分かるのですが、b'までなのはどうしてですか?

問題 4 図のように、 内半径αと外半径αを持つ導体球殻 (α' > α) と、 内半径と外半径が を持つ導体球殻 (b' b) が真空中に置かれている。2つの球殻の中心は一致してい る。 内側と外側の球殻には、それぞれ、電荷 Qa, Q が与えられている。 球殻は導体 であるので、電荷はその内部には存在しない。 内側の球殻に関しては、この状態で は、内面に電荷はなく、 Q は全て外面に分布している。系の対称性から、 電場、 静 電位は中心からの距離rのみの関数であり、 それぞれ、 E(r), Φ(r) と表記する。 ま また、無限遠方での静電位は0とする。 このとき、 以下の問いに答えなさい。 4-1) a' <r < b(2つの球殻の間) での E(r) を示しなさい。 a' + But 4-2) b <r<b (外側球殻の内部) であるような半径の仮想球の内部に含まれる電荷 Q' を示しなさい。 また、外側 球殻の内面に生じている電荷 Q61、 外面に生じている電荷 962 も示しなさい。 4-3) r>b (外側球殻の外部) での E (r) を示しなさい。 440≤r の範囲で、 横軸がr、 縦軸が電場E(r) のグラフを書きなさい。 極大点の値やの依存性などは適宜 記入して、解答の意図を明確にすること。 4-5)rb (外部球殻の外側)でのΦ(r) を示しなさい。 4-6) br<b' (外側球殻の内部) でのΦ(r) を示しなさい。 4-7) a' <r <b(2つの球殻の間)でのé(r) を示しなさい。 480 の範囲で、 横軸r、 縦軸 é(r) のグラフを書きなさい。 極大点の値やの依存性などは適宜記入して、 解答の意図を明確にすること。 4-9)2つの球殻の間の静電容量 C を求めよ。 4-10) この状態から、外側の球殻を接地した。 この時の2つの球殻の間の静電容量 C を求めよ。

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