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数学 大学生・専門学校生・社会人

この問題の問題13-1(3)(4)、問題13-2の解答を作ってください! お願いします!

2021年 物理学演習2 第13回 デルタ関数 関数f(x)がどのような関数であっても次のような関係を満たす8(x) をデルタ関数という。 「r86) = f0) JO (x * 0) l0(x = 0) 8(x) = このデルタ関数は物理学者の P.A. Dirac によって発明された。名前に関数とついているが、正確 には関数ではなく汎関数の一種の超関数で、線型性と連続性などを満たした汎関数である。 関数: 数 → 数 例えば x → y=f(x) 汎関数:関数 → 数例えば f(x) → f(0) = Sf(x)6(x)dx デルタ関数は関数では無いが、実際には下記のような関数の極限とみなすことができ、どの表現も 同等である。 8(x) = lim 8,(x), ど→+0 8,(x) = {o (x> £/2) 1 28 8(x) = lim 8,(x), E→+0 6,(x) = 2x?+ 2 1 8(x) = lim 8,(x), ど→+0 6(x) = e VTE 8(x) = lim 8,(x), 1 8,(x) = 「e-ddk Zt J-o 1(x2 0) lo (x < 0) 8(x) = 0'(x), 0(x) = 3次元のデルタ関数は以下のように1次元のデルタ関数の積になる。 8(r) = 6(x)6(y)8(z) (o (x =y=z= 0) lo (x =y=z=0以外の場合) 8(r) = 問題13-1 f(x)はx| → oで0となるなめらかな関数とする。デルタ関数8(x) f(x)6(x - a)dx= f(a) について次の性質を証明しなさい。 (1) x6(x) = 0 (2) 6(ax) = )(a>0) (3) 6(x) = 0°(x) so (x< 0) l1 (x> 0) 0(x)は階段関数(ヘビサイド関数)であり、e(x) = である。 {8(x - a) + 6(x + a)}(a> 0) 問題13-2 正規分布を表す次式 = (x)9 がa→ +0 のときにデルタ関数となることを証明しなさい。 1 -exp V2To 2g2

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問2 あるハンバーガーチェーンで販売されているフライドポテトは,ホームページには重量 100g,標準偏差4gと表記されている。ある店舗でポテトを購入した客から「ポテトの重量が94g しかなかった。この店はフライドポテトの量が少ないのではないか、」とクレームが入った。ポテ トの重量は正規分布に従うとして、以下の間に答えよ。 (1)平均 100g。標標準偏差4gの表記が正しいと仮定したとき,無作為抽出したフライドポテト 100 個の中に重量94g以下となるものは何個あると期待されるか、期待値として最も適切なものを以 下から選べ、 (a) 0 (b) 4 (C)7 (d) 47 (e) 94 (2) この店舗のフライドボテトを無作為に 100 個抽出して重量を調べたところ,その標本平均は 98.8gだった。平均 1000g, 標準偏差4gの表記が正しいと仮定したとき,無作為抽出した 100個 の標本平均が98.8g以下となる確率はいくらか、最も適切なものを以下から選べ。 (a) 0.3821 (b) 0.2266 (C) 0.0668 (d) 0.0256 (e) 0.0013 (3) (2) の調査結果に対してどのように判断すればよいか、最も適切なものを以下から選べ。 (a) 平均 100g, 標準偏差4gの母集団から無作為に 100 個取り出した標本平均が98.8gとなる ことは,誤差の範囲であるので、改善の必要はないと判断する。 (b) 平均 100g,標準偏差4gの母集団から無作為に 100 個取り出した標本平均が98.8gとなる ことは,5%より大きな確率で起こる。従って,このようなことは起こりえると考え,改善 の必要はないと判断する。 (c) 平均 100g,標準偏差 4gの母集団から無作為に 100個取り出した標本平均が98.8gとなる ことは,5%より小さい確率でしか起こらないことがわかった。従って,偶然ではなく何ら かの原因で内容量が少なくなっていると考え,改善の必要があると判断する。 (d) 平均 100g,標準偏差4gの母集団から無作為に 100個取り出した標本平均が98.8gとなる ことは,確率的に減多に起こらないことなので,改善の必要はないと判断する。 (e) 様々な場合が考えられ,今回の調査結果の確率を計算するまでもなく,可能性としてはあり える。そのため,改善の必要はないと判断する。

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