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数学 高校生

青のラインのところなんですけど、どうして0と2πは含まれないんですか?

の範囲で増減·凹凸を調べて表にまとめ, 0Sx£2πにおり と変曲点,座標軸との共有点,潮新近線 などを調べる必要があるが, 特に、 対称性に この問題の関数は偶関数であり, ゾ=0, y"=0 の解の数がやや多くなるから、 0Sxsa この 周期性に注目し、増減や凹凸を調べる区間を0Sx<2πに絞っていく考え方でもより 318 基本 187 重要189,190 目すると,増減や凹凸を調べる範囲を絞ることもできる。 (数学I) S(-x)=-f(x)が成り立つ(奇関数)→ グラフは 原点対称 に折り返したものを利用する。 解答 『y=f(x) とすると, f(-x)=f(x)であるから,グラフはy軸 に関して対称である。 ゾ=-4sinx-2sin2x=-4sinx-2-2sinxcos x 42倍角の公→ Acos(- = COS =-4sinx(cosx+1) -6logx Ay=-4sinx-2sin2xを y"=-4cosx-4cos 2.x=-4{cosx+(2cos°x-1)} 微分。 ==4(cos.x+1)(2cosx-1) 三 0<x<2元において、 ゾ=0 となるxの値は, sinx=0 または CoS.x+1=0 から y"=0 となるxの値は, cosx+1=0 または2cos x-1=0 から x=π (*)の式で,COsx+12} に注意。sinx, 2cosx-1 5 π, 3 π X= π 3 (18) の符号に注目。 よって,0Sx<2nにおけるyの増減,凹凸は, 次の表のようになる。*) 5 -Tπ 3 π x 0 2元 π 3 5 0 Tπ 3 0 0 2 3 3 6|-3| 2 y 5 -2π 0 2 5 ゆえに,グラフの対称性により, 求めるグラフは右図。 5 T 3 参考 上の例題の関数について, y=f(x) とすると よって,f(x)は 2nを周期とする周期関数である。 F(x+2z)=f(x) 1 一数学I参照。 too !R|3-R} -ーー-ト |+ 0|

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物理 大学生・専門学校生・社会人

量子力学、有限井戸型ポテンシャルの問題です。 (5)がわかりません。V_*=π^2hbar^2/8ma^2と求めました。

以下の問I、II に答えよ。ただし、プランク定数を 2mで割った定数をんとする。 I.1次元のポテンシャル中の質量mの粒子を量子カ学的に取り扱う。粒子の座標をとし、ポテ ンシャルをV(z)とする。aと %を正の定数として、図1のように| >«の領域でV(z)= % で|<』の領域でV(z) = 0のとき、V%の値を小さくしていったところ、V%<V,のときに東 縛状態が一つだけになった。 (1) 図2のようにV% が無限大のとき、すなわち ||>aの領域でV(z) が無限大で || Saの領 域でV(a) = 0のとき、基底状態のエネルギーおよび第1励起状態のエネルギーを求めよ。 (2) 図1のポテンシャルでV%> V,のとき、基底状態の波動関数および第1励起状態の波動関 数の概形を描け。 (3) 図1のポテンシャルでV%> V。のときを考え、基底状態のエネルギーと第1励起状態のエ ネルギーをそれぞれ Eo, E, とする。このポテンシャルを、図3のように、a<0の領域で はV(z) が無限大となるように変更する。変更後の系の基底状態のエネルギー Eを Eと EEのうちの必要なものを用いて表せ。 (4) V,を求めよ。 (5) 図4のように、|2| < 3a の領域および ||> 5a の領域でV(z) = V./2で3a< ||| < 5aの領 域でV(z) = 0のとき、束縛状態の数を答えよ。厳密に導出する必要はないが、根拠を簡 潔に記すこと。またすべての束縛状態の波動関数の概形をエネルギーが小さい順に描け。 V(2) V(2) V% * E ーa 0 a ーa 0 a 図1 図2 V(2) V(x) Vo Iv./2 0 a ー5a -3a 0 3a 5a 図3 図4

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