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物理 大学生・専門学校生・社会人

問題1が解けません途中式含めて教えていただけると助かります

1.2 解の存在と一意性 3 1 1階常微分方程式 本章では微分方程式の中でも最も単純な1階常微分方程式の解き方を学ぶ、単 純とはいっても解がすぐに見つかるとは限らない。 比較的容易に解が得られる微 分方程式にはいくつかのタイプがあるので、それをみてみよう.これらの解法は 2階以上の、より複雑な微分方程式の解法の基礎でもある. §1.1 微分方程式の階数 ェを変数とする未知関数をg(x)として F(x,y,y,y',...) = 0 x, y(x), y(x) = dy dx' d²y y" (x) = dx2, から成る方程式: (1.1) を常微分方程式という. また, 導関数の微分回数を階数といい, 階導関数 y(n) = dmy/dr” が (1.1) の最高階数の導関数のとき, (1.1) をn 階常微分方 程式という. たとえば,x軸上で力f (x) を受けて運動する質量mの質点の時刻での 座標x (t) は, よく知られているように,ニュートンの運動方程式 m = f(x) dt² (1.2) に従う.これは変数がt, 未知関数がェ (t) の2階常微分方程式の例である. 他方,同じ問題を質点がポテンシャルV (x) の中を力学的エネルギーEで 運動しているとしてエネルギー保存則の立場で見ると, d²x + V (x) = E (1.3) と表される.この式に含まれる導関数はdr/dt だけなので,これは1階常 微分方程式である。 [問題1] f(x)=-dV (x)/dr として,上の2式が等価であることを示せ. ヒント:エネルギー保存則によりEは一定であることに注意し、 (1.3) の両辺を で微分してみよ。) 本章では,最も階数の低い1階常微分方程式について学ぶ。 §1.2 解の存在と一意性 微分方程式の解の存在やその一意性などというと大変難しそうに聞こえる が,これから見るように直観的にはそれほど難しいことではない. 1階常微 分方程式のもっとも一般的な形は (1.1)より F(x,y,y)=0 (1.4) と表される. これをの方程式と見なして, それについて解けるときには dy = f(x, y) dr (1.5) と表される.この微分方程式は、 図1.1に示したように,その解y (x) があ ったとして解曲線y= y (x) をry 平面上に描くと, 任意の点(x,y) でのこ の曲線の接線の傾きがf(x,y) であることを意味する. したがって,(1.5) を解いてy(x) を求めるというの は, 曲線y=y(z) 上の点(x,y) で その接線の傾きがちょうどf (x,y) に等しいものを見出すことに相当す る. このことからまた, (1.5) を幾何 学的に解く方法も考えられる. ry 平面上の任意の点(x,y) f (x,y) を計算し,その値を傾きとしてもつ y 0 接線の傾き: f(x,y) 図 1.1 y=y(x)

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数学 高校生

波線を引いたところについて質問です なぜg>0になるのですか?

補足 0. 1次不定方程式の整数解が存在するための条件 6は0でない整数とするとき,一般に次のことが成り立つ。 +by=1 を満たす整数x,yが存在するαともは互いに素………(*) このことは, 1次方程式に関する重要な性質であり, 1次不定方程式が整数解をもつかど うかの判定にも利用できる。 ここで, 性質 (*)を証明しておきたい。 まず,⇒については,次のように比較的簡単に証明できる。 (*)のの証明] ax+by=1 が整数解 x=m, y=n をもつとする。 また,aとbの最大公約数をg とすると a=ga', b=gb′ と表され am+bn=g(a'm+6'n)=1 g=1 よって,gは1の約数であるから したがって,aとは互いに素である。 ◆aとbの最大公約数が 1となることを示す方 針。 p.397 基本例題 103 (2) 参照。 α'm+b'n は整数, g>0 433 一方の証明については,次の定理を利用する。 4章 aとbは互いに素な自然数とするとき, 6個の整数 a1,a2, a 3, ・・・..., ab をそれぞれ6で割った余りはすべて互いに異なる。 証明 i, jを 1≦i<j≦b である自然数とする。 ai, aj をそれぞれ6で割った余りが等しいと仮定すると背理法を利用。 aj-ai=bk (k は整数)と表される。 よって a(j-i) =bk 差が6の倍数。 aとは互いに素であるから, j-iはもの倍数である。... ①p, gは互いに素で, pr しかし, 1≦j-i≦b-1 であるから, j-iは6の倍数にはな がqの倍数ならば, rは gの倍数である(p,a, rは整数)。 5 らず,①に矛盾している。 est したがって,上の定理が成り立つ。 t [(*)のの証明] 15 ユークリッドの互除法 aとbは互いに素であるから,上の定理により6個の整数α・1,上の定理を利用。 a•2, a·3,......., ab をそれぞれ6で割った余りはすべて互いに 異なる。 ここで,整数を6で割ったときの余りは 0, 1, 2, 6-1のいずれか(通り)であるから, akをbで割った余りが 1となるような整数ん (1≦k≦b)が存在する。識は akをbで割った商を1とすると ak=6l+1 すなわち ak+6(-1)=1 よって, x=k, y=-l は ax + by = 1 を満たす。 すなわち, ax+by=1 を満たす整数x, y が存在することが示 された。 このような論法は, 部屋 割り論法と呼ばれる。 詳しくは次ページで扱 ったので、読んでみてほ しい。

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数学 高校生

例71の問題解説をみてもわかりません。 教えてください🙇‍♀️

学 ヨ 148 重要例題 2つの関数f(x)=x²-2x+a,g(x)=-ax2+2x が, すべての実数 X1, x2 に対し 71 2つの2次関数の大小関係 てf(x)>g(x2)を満たすとき,定数αの値の範囲を求めよ。 例題65 指針 「すべての実数x」について不等式が成り立つ問題 (絶対不等式) は例題 65で学んだが、 f(x)-g(x) を計算してもうまくいかないので, グラフを利用することを考える。 「すべての実数x, x2」で成り立つとなると事情が異なってくる。んだが、 2つの関数のグラフの位置関係を考えると,図 [1] のような場合はダメで,図[2]のよ うにy=f(x)のグラフがy=g(x) のグラフの上側にあればよいことがわかる。 [1] y A g(x) f(x) y=f(x) [2] y 最小値 y=g(x) 図のxxで f(x)<g(x2) 最大値 y=g(x) すべての実数 xxで f(x)>g(x) x x I « 1 解答 すべての実数 X1, X2 に対してf(x1)>g(x2) が成り立つた a<0, a=0のとき めの条件は,関数y=g(x) のグラフが上に凸の放物線で、 かつ [f(x) の最小値]>[g(x)の最大値] となることである。 数g(x)はいくらでも大 きな値をとるから,どん f(x)についても、そ れより大きい g(x)の値 が存在する。 このときa>0で 9(x) = -a (x−−1)² + 11/1 A y=f(x)/ a また f(x)=(x-1)2+α-1 最小値 最大値 よって,g(x)の最大値は 1/1 0 x f(x) の最小値は α-1 であるから a-1> 1 30 a y=g(x) 両辺に α (0)を掛けて整理すると a²-a-1>0 これを解いて a< 1-√5 1+√5 2 , 2<a a > 0 であるから 1+√5 a>. 2 8 <a-a-1=0 の解は 1±√5 a = 1 81 a: 2 を ① ③ (注意 CHAI 22 2次 とす f(x)

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数学 高校生

囲っているところの1-2がわかりません

重要 例題 81 方程式の共通解 2つの2次方程式 2x2+kx+4=0, x'+x+k=0 がただ1つの共通の実数 解をもつように,定数kの値を定め、その共通解を求めよ。〇ASS CHART & SOLUTION 方程式の共通解 共通解をx=αとして方程式に代入 基本刀 a2+α+k=0が成り立つ。これをα, kについての連立方程式とみて解く。 「実数解」という 2つの方程式の共通解を x=α とすると, それぞれの式に x=α を代入した 20²+ka+4=0, 条件にも注意。 解答 共通解をα とすると 2a2+ky+4=0 ****** ①, a2+α+k=0 って ①②×2 から (k-2)α+4-2k=0 重 C ...... ② ← x =α を代入した① ②の連立方程式を解く。 ← α2 の項を消す。 角 すなわち。 (k-2)α-2(k-2)=0 よって (k-2)(a-2)=0 ゆえに k=2 または α=2 m+7 [1] k=2 のとき 2つの方程式は,ともにx2+x+2=0 その判別式をDとすると ③となる。 D=12-4・1・2=-7 D<0 であるから, ③ は実数解をもたない。 よって, k=2 は適さない。 [2] α=2 のとき ②から 22+2+k=0 「であるが! ◆共通の実数解が存在する ための必要条件であるか ら,逆を調べ,十分条件 であることを確かめる。 ←ax2+bx+c=0 の判別 式はD=62-4ac もつ。 *-08 よって このとき2つの方程式は k=-610 2x2-6x+4=0 .... ①', となり, ①' の解はx=1,2 x2+x-6=0 ・②' [1], [2] から INFORMATION よって、確かにただ1つの共通の実数解 x=2をもつ ②' の解はx=20-30S さ ←2(x-1)(x-2)=0, (x-2)(x+3)=0 =-6, 共通解は x=2

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数学 中学生

線を引いたところが質問で、矢印を引いたところが答えです!なぜ小さくなるのかわかりません。中1の水溶液の性質の範囲です。

原料 4 力をのばそう! 水溶液の性質 4 80本100gに砂糖をとけるだけとかした。 (1) 水に砂糖がとけた直後ののようすを表す なものは、次のアーエのどれか。 I (2)砂糖の水溶液をしばらく80℃に保ったときの株式 図として適当なものは、(1)のアーエのどれか。 (3)水の温度を下げるととける砂糖の量は減る。こ のときの水溶液の質量パーセント濃度はどうなるか (4)20℃の砂糖の水溶液の濃度は67%であった。この 水溶液200g中にとけている砂糖は何か I 小さくなる。 134g 濃度 溶質の質量=溶液の質量 × 100 2 下の表は、水の温度と100gの水にとける物質の 量との関係を表している。 (0) 88.8g 水の温度(℃) 20 40 60 80 硝酸カリウム(g) 31.6 63.9 109.2 168.8 (2) 104.9g 食塩(g) 35.8 36.3 37.1 38.0 再結晶 (1) 80℃の水100gに80gの硝酸カリウムをとかした。3 あと何gの硝酸カリウムがとけるか。 (2) 80℃の水100gに限度までとかした硝酸カリウム の水溶液を40℃にすると、 何gの固体が出てくるか。 (4) (3)(2)のようにして、水溶液中の固体をとり出すこと を何というか。 出てきた固体と水溶液を分けるときのピーカーを 17.

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生物 高校生

シアノバクテリア→細菌 葉緑体→真核生物 ミトコンドリア→アーキアという認識で合ってますか?

の進化 ③ 昆虫の翅、鳥の翼は相岡番目で、牧東進化の結果と考えられる。 ② 昆虫の翅、鳥の翼は相似器官で,適応放散の結果と考えられる。 [12 熊本大 改] ◎ 14.遺伝子頻度の変化 49 ハーディ・ワインベルグの法則が成立するある動物集団において、この 動物の体色を黒くする顕性遺伝子4と,体色を白くする潜性遺伝子αの遺伝子頻度をそれぞれかとg(た だし,+g = 1) とする。 ①か この動物集団におけるヘテロ接合体の頻度を、次の①~④のうちから一つ選べ。 ②pa 3 2pq ④ g 2 この動物集団では体色が白色の個体が全体の16%存在していた。この集団におけるg の値とし て最も適当なものを,次の①~⑥のうちから一つ選べ。 ① 0.16 ② 0.24 ③ 0.40 ④ 0.60 0.76 ⑥ 0.84 問3 問2の集団において,体色が白色の個体をすべて除去した場合の, 次世代におけるαの頻度とし がない組合せの島は て最も適当なものを,次の①~⑥のうちから一つ選べ。 ① 0.20 ② 0.24 ③ 0.29 ④ 0.36 ⑤ 0.40 ⑥ 0.50 〔神戸大改〕 15.3 ドメイン説 3分 次の図は、3ドメイン説にもとづいた生物の系統関係を模式的に表している。 図中の2本の破線は, 葉緑体またはミトコンドリアの(細胞内) 共生によって生じた系統関係を表したも ②あ のである。 ドメインA ア ドメインB ドメイン C イ すべての生物の共通祖先 問1 図中のドメイン A~Cの名称として最も適当なものを,次の①~⑥のうちからそれぞれ一つず つ選べ。 顔か ① 細菌 ②菌類 ③ アーキア ④ 原生生物 ⑤ 真核生物 ⑥ 原核生物 問2 図中のア . イに入る生物種として最も適当なものを、次の①~ ⑨ のうちからそれぞ れ一つずつ選べ。 ① 緑色硫黄細菌 ④ 大腸菌 ⑦バフンウニ ⑧ アメーバ ② メタン生成菌 ( メタン菌) ⑤ 酵母(酵母菌) ③ シアノバクテリア T ⑥ ヒト ⑨ ゼニゴケ 0 〔19 センター試改 第2章 進化のしくみと生物の系統 1

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