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Physics Undergraduate

この問題の解答を作っていただけませんか。院試の勉強に役立てるつもりです。

問題1 粒子の質量 m、ばね定数K の1次元調和振動子を考える。波動関数 y=N.exp( 26 ) yo N=exp(-1211 ) exp(61) - 2017(6) 00: = non! を考える。ここで、yは1次元調和振動子の基底状態、*およびらはフォノンの生成および消滅演 算子 z は複素定数である。 (4) (5) の解答はm、 K を用いずに、講義でも用いた実定数 1 a = V h = = ħ² (mk) = ½ 4 mo z、および、hを用いて表せ。 (1)は規格化されたエネルギー固有関数y=(6) を用いて 8 1 y = N₂Σ n=0 Vn! と表すことができることを示せ。 (2)yが演算子の固有関数であることを示せ。 さらに固有値を求めよ。 (3)が規格化されていることを示せ。 (4)yによる位置演算子の期待値x、運動量演算子のx 成分 px の期待値を求めよ。 (5)位置のゆらぎ4x=√<yl(i-xy)、および運動量のx成分のゆらぎ4p=<yl(p.-P)^v)を を求めよ。 この結果を用いて、不確定性関係が満たされていることを確認せよ。 (6) 初期条件(0)=yの場合の時間に依存したシュレディンガー方程式の時刻 t での解をy(t) と 表す。B(t)=(y(t) (1) とする。 〈4 (1) 6y(t)) をB(t) を用いて表せ。 (7) B(t)の満たす微分方程式を導出し、その一般解を求めよ。 (8)時刻tでの解y(t)による、位置、運動量のx成分の期待値を求めよ。初期状態のzは z=rexp(i0)、 ここでおよび0は実数である、で与えられるとし、期待値を、a、r、 0、 w、 t、および、hを用 いて表せ。

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Mathematics Senior High

最後のd^2からdを考える際、X=3はそのままなのに、18は3‪√‬2になっているのは何故ですか?

18 基本 例題 67 最大 座標平面上で,点Pは原点Oを出発して, x軸上を毎秒1の速さで点 (6,0 0まで進む。この間にP, Q間の距離が最小となるのは出発してから何秒後 まで進み,点Qは点Pと同時に点 ( 0, -6) を出発して,毎秒1の速さで原点 か。また,その最小の距離を求めよ。 CHART & SOLUTION 基本 t秒後のP, Q間の距離をd とすると,三平方の定理からd=f(t) の形になる。ここで f(x)の最大・最小 平方したf(x) の最大・最小を考える d0 であるから,d=f(t)が最小のときdも最小となる。 解答 0≤1≤6 出発してからt秒後のP, Q 間の距 離をdとする。 P, Qは6秒後にそ れぞれ点 (6,0), (0, 0)に達するか ・① ら YA 6 x このとき, OP=t, OQ=6-t であ るから,三平方の定理により d2=12+(6-t)2 =2t2-12t+36 =2(t-3)2+18 tのとりうる値の範囲。 点Qのy座標は t-6 基本形に変形。 ① において, d は t=3 で最小値18 をとる。 d0 であるから,dが最小となるときdも最小となる。 よって, 3秒後にP,Q間の距離は最小になり,最小の距離は √18=3√2 軸t=3は①の範囲内。 この断りは重要! INFORMATION dの大小はdの大小から 例題では,d=√2+62 の根号内の a2+62 を取り出して まずその最小値を求めている。 これはd>0でd が変化す るなら, dが最小のときも最小になるからである。 右のグラフから, 大B2 (x≥0) d² A2 A≥0, B≥0, d≥0 * Ad≤B A²≤d²≤B² つまり,d≧0 のときdの大小はdの大小と一致する。 0 Ad B X 小 大

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Mathematics Junior High

分からないのでわかる方いたら、解説お願いしますm(_ _)m

10 関数 y=ax2 ✓チェックコーナー 中学で学習したこと 1 関数 y=ax² yはxの2乗に比例し、x=3のとき y = 18 であるとき ポイント xの式で表すと y=l ] x=2のときy=[ 2 関数y=ax のグラフ (1) 関数 y=ax のグラフを[ ]という。 (2) グラフは [ ]を通り, [ ]軸について対称。 (3) α > 0 のときは, [ 開いた形。 ]に開いた形α 0 のときは [ (4) αの値の絶対値が小さいほど, グラフの開き方は [ 51 関数y=ax のグラフが点 (2,-4) を通るとき、 次の問に答えな さい。 (1) α の値を求めなさい。 y 0 x 2 ]に 0 [増] ]。 (2)この関数のグラフをかきなさい。 -6- (3)この関数のグラフは,点(-5,m) を通る。 m の値を求めなさい。 -8 052 右の図の(1)~(4) は下のテ〜 エ の関数のグラフを示したものである。 (1)~(4) はそれぞれどの関数のグラフか ⑦ y=x2 ①y=-2x2 ⑦y= H A 12 23 x2 -10 ·12 (1) (3) (4) (2) y = ax¹ a> o yはxの2乗に比例し 153 で表しなさい。 x=-3のとき y=3であるとき yをxの式 関数 y = 2x で, xの値が1から めなさい。 3)関数y= めなさい。 1から3まで増加するときの変化の割合を求 -xで,xの変域が2≦x≦5のときのyの変域を求 4)関数y=ax2 で, xの値が4から2まで増加するときの変化の割合 は3である。の値を求めなさい。 5) 関数 y=ax2 で, xの変域が-1≦x≦3のとき, yの変域が 0≦ys6 の値を求めなさい。 である。 α 154 右の図のように、関数y= 1 2 xのグラ 上に, x座標がそれぞれ3,2となる点A, Bをとる。 また, 点Cはx軸上の点であり, 座標は3である。 次の問に答えなさい。 (変化の割合) _yの増加量) ( xの増加量) 変化の割合は、 1次関数 y=ax+bで は一定だが、 数y=axで は一定ではない。 (3)y の変域を 求めるときは、 グラフの形を考 え、xの変域に 0をふくむとき は注意する。 < (1) まず 物 と直線の交点 A,Bの座標を 求める。 直線AB の式を求めなさい。 <座標に目もりが 2 △AOBの面積を求めなさい。 ないが、放物線 線分AC 上の点で, △AOBAPB となるような点Pをとる。 点Pの がどちら側に いているか 開 座標を求めなさい。 き方の大きさは どうかから考え ると,答えられ x る。 < (2) AAOB & y 軸で2つの三角 形に分けて考え るとよい。 (3)直線AB と 平行で点を通 る直線と線分 AC との交点を 考える。 高校で学習すること 高校では, 関数 y=ax2 のグラフをx軸方向に, y 軸方向にだけ平行 移動させたグラフ(頂点が原点0にない放物線) を学習する。(数学1 ) y=ax W 0 原点 -(2.α) I チェック 1 2x2, 8 2 (1) 放物線 (2) 原点 (0),y (3) 上下 (4) 大きい

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