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物理 高校生

下の問題に置いて、TとμNが、もし等しい関係にあり、糸を引く力を大きくした場合、物体はどのように動きますか?滑りながら傾くのですか?

基本例題22 物体が傾く条件 図のように、質量がm で, 縦, 横の長さがん, lの直方体の一 様な物体を水平であらい床の上に置き, 物体の上端に糸をつけ て水平に引く。重力加速度の大きさをgとする。 (1) 引く力の大きさがTをこえたとき, 物体は床の上をすべる (2) (1)のようになるための床と物体の間の静止摩擦係数μの条件を求めよ。 ことなく図の点Pの位置を軸に傾き始めた。 T を求めよ。 指針 (1) 物体が傾き始めるとき, 物体の底面は床から浮き上がるが, 端の点Pだけは床に接した ままである。このとき、垂直抗力Nと静止摩擦力の作用点は点Pにある。 (2) 傾き始めるときの静止摩擦力Fが, 最大摩擦力μN より小さければよい。 解答 (1) 物体にはたらく力は図のようになる。 物体 は点Pの位置を軸に傾き始めるので,垂直 抗力Nと静止摩擦力Fはともに点Pにはた らく。 点Pのまわりの力のモーメントのつ りあいより mgx/1/13-1 T×h=0 よって 2 (2) 水平方向の力のつりあいより T=mgl 2h T-F=0 よってF=T=mgl 2h 鉛直方向の力のつ りあいより N-mg=0 よって N = mg 物体が床の上をす べることなく傾き 始める条件は F<μN よって したがって μ> mg mgl 2h ĮERTA 2h 1 2 F N <μxmg 9端C棒(1 93- 端に Ch 棒 (2) 9. 水 な お (1 (2

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数学 高校生

半球1の球に、側面と底面で外接する直円錐を考える。のとこはどういう感じですか?写真の2枚目はこういうことですか?

310 20 00000 重要 例題 184 最大・最小の応用問題 (2) ・・・ 題材は空間の図形 半径1の球に, 側面と底面で外接する直円錐を考える。 この直円錐の体積が最小 となるとき 底面の半径と高さの比を求めよ。 TORST 指針 立体の問題は,断面で考える。 →ここでは, 直円錐の頂点と底面の円の中心を通る平 で切った断面図をかく。 問題解決の手順は前ページ同様 ① 変数と変域を決める。 ② 量(ここでは体積) を ①で決めた 変数で表す。 であるが,この問題では体積を直ちに1つの文字で表すことは難しい。 そのため、わから ③3 体積が最小となる場合を調べる (導関数を利用)。 ないものはとにかく文字を使って表し,条件から文字を減らしていく方針で進める。 00=8A 解答 直円錐の高さをx, 底面の半径を r,体積 をVとすると, x>2であり V== πr²x ① 球の中心を0として,直円錐をその頂点 と底面の円の中心を通る平面で切ったとき, 切り口の三角形ABC, および球と△ABC との接点D, Eを右の図のように定める。 nie +(1+6200) △ABE S △AOD (*) であるから AE: AD=BE: OD すなわち -1)-(1+ x:√(x-1)2-12=r:1 よって 練習 r= ②①に代入して ..... x √√x²–2x = 座標空間の点A(1.1 X 12 √√x²-2x D BE 3 dV_π 2x(x-2)-x2・1 よって dx 3 (x-2)2 dV -=0 とすると, x>2であるから dx x>2のときVの増減表は右のようになり,体積Vはx=4 のとき最小となる。 このとき ② から r= √2 ゆえに、求める底面の半径と高さの比は - •X= .2 π 3 x-2 πx(x-4) 3 (x-2)² x=4 r:x=√2:4 C (高さ)>(球の半径) ×2 から。 200)+105= (*) △ABEと△AODで ∠AEB=∠ADO=90° Ay ∠BAE=∠OAD (共通) 対応する辺の比は等しい。 AD は, 三平方の定理を 利用して求める。 dV dx V √ ( ² )' = ²² Vをx (1変数) の式に直す 。 2 u'v-uv ... - 02 4 - 0 26 極小 E ① 2 B612 [

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数学 高校生

黄色で引いた部分はどこから来たのですか?

よ。 271 参考事項 目題であるから、 目する。 30 ! 158 第n次導関数と等式の証明 1 (-1<x<1) について,等式 √1-x² (数f(x) が成り立つことを証明せよ。 ただし, f(®(x)=f(x) とする。 (1-x2)f(n+1)(x)-(2n+1)xf(m)(x)-²-1)(x)=0(nは自然 例題 自然数nについての問題であるから、 数学的帰納法 による証明が有効である。 nk+1のとき,等式は (1-x2)f(k+2)(x)(2k+3)xf(+1)(x)-(k+1)^(x)=0 n=kのときの等式の両辺をxで微分し, それを変形する。・・・ 1 これをn=kのときの等式を仮定して証明する。 具体的には、 (+2)(x) を作るために、 CHART 自然数nの問題 数学的帰納法で証明 ## 使明したい等式を①とする。このとき f(x)=(1-x²)-2, f'(x)=x(1-x²)-², f(x)= (1-x²) ¹ + x[-2 (1-x²)-¹} (-2x) 練習 158 ={(1-x²)+3x²}(1-x²)−2 = (2x²+1)(1-x²)-² n=1のとき (1-x²)ƒ" (x) — 3xf'(x) —ƒ(x) =(2x²+1)(1-x²)-²-3x² (1-x²)¯³-(1-x²) =(1-x²)(1-x²)¯¾—(1-x²) - — =0 よって、①は成り立つ。 [2] n=kのとき, ① が成り立つと仮定すると (1-x2)f(k+1)(x)-(2k+1)xf(k)(x)kfk-1)(x)=0 n=k+1のときを考えると, この両辺をxで微分して {-2x(+1)(x)+(1-x2)f(k+2)(x) (2k+1)f(k)(x) - ½ これを変形すると (1-x^²f(x+2)(x)-(2k+3)xf (+1)(x)-(k+1)^f(k)(x) = 0 よって,n=k+1のときも ①は成り立つ。 [1] [2] から すべての自然数nについて ① は成り立つ。 関数f(x)= 1 1+x2 -(2k+1)xf(k+1)(x-k2f(k)(x)=0 [1] f'(x)=x(1-x²) =x{f(x)]³ f'(x) = {f(x)}* 1269 したがって f" (x) {f(x)} +3x{f(x)}^2f(x) 1 {f(x)}^ =f(x)+3xf'(x) =1x2 から (1-x²)ƒ"(x) =f(x)+3xf'(x) 5章 f() 22 について 等式 (1+x²) f(n)(x)+2nxf(n-¹)(x)+n(n-1)f(-2)(x)=0 (n≥2) が成り立つことを証明せよ。 ただし, f(x)=f(x) とする。 としてもよい。 [{f(k+1)(x)}'=f(k+2(x) {f(k)(x)=f(x+1)(x) {f(x-1)(x)=f(h)(x) 高次関数 関数のいろいろな表し方と導関数 [ 類 横浜市大 ] 介 定着 Cp. 276 EX13 大学入 漏れ から 似次どうかんすう だから、 to'p 3 (1) 24/1/2 の B612 02

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