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数学 大学生・専門学校生・社会人

大学の「微分積分」で出題された周波数の課題です。 (1)だけでもいいのでわかる方いらっしゃったら教えてください。

2 以下の説明を読み、 設問 (1) (6) 答えよ. 授業中に周波数を少しずらした二つの音を発生させて、唸りが聞こえるこ とを実演した.この現象を数学的に記述してみよう。 音とは、空気の振動が空気中を伝播して耳に届くことで認識される自然現 象である. tを時刻 (単位:秒) として、振動がy=sin (ct) (cは定数) の 形で表される波を正弦波と呼ぶ。 正弦波の周波数 (単位:Hz=1/秒) とは 「波が1秒間に何回振動する か」 を表す量である. 例えば sin (2t) は 「周波数1の正弦波」 であるが、 この音波は人間の耳には聞こえない。 人間の可聴域はだいたいf=20Hz 15,000Hz であると言われている。 (1) 周波数 f(Hz) の正弦波を時刻t (秒) の関数で表せ。 (ヒント: f は正の整数であると考え、 t=1のときに sin の中身が 「f回回転 「した角度」を表すように定数を定めれば良い) さて, 音波は重ね合わせの原理が成り立つ。 つまり、二つの地点から発せ られる音波がある地点Pでそれぞれ a(t), b(t) で表されるとき, それら を同時に発生させると P では a(t)+b(t) という音波となる. いま周波数 f=400Hzを中心として、そこから前後に1Hz ずらした二つ の周波数 f=399 Hz, fz = 401Hz を考えよう。 (2) 周波数ffzの正弦波を同時に発生させたときに観測される音波 a(t) を二つの三角関数の和の形で表せ。 (式になったの値は代入 しなくて良い。) (3) h = f1 = f +1 であることと、 三角関数の加法定理を用 いて、上の式を二つの三角関数の積(の定数倍) の形で表せ。 (4) この積に現れる二つの三角関数のグラフの概形をt=-1からt= 1までの範囲でそれぞれ描け. (一方は正確に描くのは人間には 不可能なので雰囲気で良い。 もう一方は正確に描くこと.) (5) (4) を用いて音波 α(t) の概形を描け. (6) この唸りの周期は何秒か? 以上.

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数学 高校生

この(2)は[4]と[6]に等号をいれて[5]の等号を外しても成り立ちますよね?

基本例題 79 2次関数の最大 aは定数とする。 0≦x≦4 における関数f(x)=x-2ax+3aについて、次のもの 基本77 基本114 (2) 最小値 を求めよ。 (1) 最大値 指針 関数のグラフ (下に凸の放物線)の軸は直線x=a であるが, αのとる値によって、胸の 置が変わる。 よって, 軸x=a と区間 0≦x≦4の位置関係で,次のように場合を分ける。 →軸が区間の中央より左, 中央, 中央より右 (1) 最大 (区間の端) (2) 最小 (頂点または区間の端)軸が区間の左外, 内, 右外 解答 まず,基本形に直す。 関数の式を変形すると f(x)=(x-a)²-a²+3a y=f(x)のグラフは下に凸の放物線で,軸は直線x=a (1) 区間 0≦x≦4の中央の値は2である。 [[1] a<2のとき,図] [1] から, x=4で最大値f(4)=16-5aをとる。 [[]] [2] a=2のとき,図 [2] から, x=0, 4で最大値f(0)=f(4)=6をとる。 [3] a>2のとき,図 [3] から, x=0 で最大値f(0) = 34 をとる。 [3]| [1] [2] 大 最 FE 大 [x2] x=0xax=4 x=0x=2x=4 x=0 x=ax=4 したがって a<2のとき x=4で最大値16-5a a=2のとき x=0, 4で最大値6 a>2のとき x=0で最大値3a (2) 軸x=α が 0≦x≦4の範囲に含まれるかどうかを考える。 [ [4] a<0のとき, 図 [4] から, x=0 で最小値f(0)=3aをとる。 [] [5] 0≦a≦4のとき, 図 [5] から, x=αで最小値f(a)=-²+3a をとる。 [ [6] α>4のとき, 図 [6] から, x=4で最小値f(4)=16-5αをとる。 [4] 軸] [5] [6] 軸 x=ax= 0x=4 x=0 xax=4 たがって x=0 x=4xa a<0のとき x=0で最小値3a 0≦a≦4のとき x=α で最小値-α'+3a a>4のとき x=4で最小値16-5α aは定数とし、関数y=x2+2(a-1)x (1≦x≦1) についての (1) 最大値 130 30

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