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x+y=u、xy=vとする。x^2+xy+y^2=1の最大値と最小値を求めなさい。
という問題です。出来るだけ詳しい回答をお願いします。

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A 回答 (2件)

x^2+xy+y^2=1をu,vで書きなおすと


u^2-v=1
よって
v=u^2-1 (1)
uをいくら多いくしても小さくしても(1)の関係さえ成り立ってればよいのではないか、
従ってuの最大値は∞、最小値は-∞と考えたくなりますが
一つ条件を忘れています。
それはx,yが実数であるということです。
x,yを解とする2次方程式は
t^2-(x+y)t+xy=0
よって
t~2-ut+v=0
これが実解を持つ条件は判別式Dが
D=u^2-4v≧0

v≦u^2/4 (2)

u,v平面に(1),(2)のグラフを描いてみると
結局放物線(1)の(2)より下の部分(交点もOK)
であることが解ります。
最大値は交点の正の方、最小値は負の方ということで
uの最大値は2√3/3、最小値は-2√3/3

さらにこのようなx,yが存在することを確認することが必要です。
u=2√3/3のときx=y=√3/3,u=-2√3/3のときx=y=-√3/3
よってOKです。
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この回答へのお礼

ありがとうございます。助かりました。

お礼日時:2010/10/02 17:49

こんにちは。


問題文の書き間違えではありませんか?

本当に
「x^2+xy+y^2=1の最大値と最小値を求めなさい。」
という問題なら、答えは、最大値も最小値も1です。

この回答への補足

すみません。間違ってました。求めるものはuの最大値と最小限です。

補足日時:2010/06/19 02:40
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この回答へのお礼

よく質問を見ないといけませんね…すみませんでしたorz

お礼日時:2010/10/02 20:23

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x^2+2xy+4y^2=9を満たし、その時のx-2yの最大値と最小値を求める問題です…
解説お願いします(T-T)

Aベストアンサー

1) x-2y=k とおき、x^2+2xy+4y^2=9 に代入して、xまたはyを消去します。
  ここでは 2y=x-k として xを消去します。
   x^2+x(x-k)+(x-k)^2=9
  ⇔3x^2-3kx+k^2-9=0  ・・・・★

2) 「x^2+2xy+4y^2=9を満たし、その時のx-2yの最大値と最小値を求める問題」は
  「曲線x^2+2xy+4y^2=9と直線x-2y=kが共有点を持つときのkの最大値・最小値を求める問題」
と同じです。
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  従って、2次方程式★の判別式から
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  ⇔k^2≦36
  ∴-6≦k≦6
となります。
 ここから 最大値 6、最小値-6を得ます。

3) 最大・最小となるx、yの値を求めます。
  k=±6 のとき 式★の2次方程式は (x干3)^2=0 となりますので、その解は x=±3 となります。(複号同順)
 また、yの値は k=±6, x=±3 のとき y=(x-k)/2=±(3-6)/2=干3/2 となります。(複号同順)

 従って、最大値は(x,y)=(3,-3/2)のとき 6 で、最小値は(x,y)=(-3,3/2)のとき -6 となります。

1) x-2y=k とおき、x^2+2xy+4y^2=9 に代入して、xまたはyを消去します。
  ここでは 2y=x-k として xを消去します。
   x^2+x(x-k)+(x-k)^2=9
  ⇔3x^2-3kx+k^2-9=0  ・・・・★

2) 「x^2+2xy+4y^2=9を満たし、その時のx-2yの最大値と最小値を求める問題」は
  「曲線x^2+2xy+4y^2=9と直線x-2y=kが共有点を持つときのkの最大値・最小値を求める問題」
と同じです。
  ですので、1)で得たxの2次方程式が実数解をもつことが「曲線x^2+2xy+4y^2=9と直線x-2y=kが共有点を持つこと」と同値です。...続きを読む

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正方形の領域□でe^-x^2 をx方向に積分すると、
∫[0→a]e^-x^2dx
正方形の領域だからe^-y^2 をy方向に積分しても
同じ値になりますね。だから
∫[0→a]e^-x^2dx=∫[0→a]e^-y^2dy
ということは、x,yは独立に考えられるので、
∫[0→a]e^-(x^2+y^2)dxdy
={∫[0→a]e^-x^2dx}^2
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だから、e^-(x^2)を積分する代わりにe^-(x^2+y^2)を積分してその√を取れば解が得られるという論法を利用するんですね。
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半径aの(1/4)円では、
極座標変換して、(x^2+y^2)=r^2, dxdy=rdrdθ
=∫[0→a]e^-(r^2)dr∫[0→π/2]dθ
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同様に、半径√2aの(1/4)円では、
=(π/4){1-e^-(2a^2)}
だから、
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√{(π/4)(1-e^-a^2)}<∫[0→a]e^-(x^2)dx
<√{(π/4){1-e^-(2a^2)}}
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が回答になりますね。
広域積分でも検索すれば参考になるかも。

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正方形の領域□でe^-x^2 をx方向に積分すると、
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正方形の領域だからe^-y^2 をy方向に積分しても
同じ値になりますね。だから
∫[0→a]e^-x^2dx=∫[0→a]e^-y^2dy
ということは、x,yは独立に考えられるので、
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わかる方、ご指導よろしくお願いします。

【問題】
次の2変数関数f(x,y)を偏微分せよ。
すなわち、関数f(x,y)のxおよびy関する変動関数fx(x,y)およびfy(x,y)を求めよ。

(1) x^2+3x+y+2

xに関するyの偏微分: fx(x,y) = 2x+3
yに関するyの偏微分: fy(x,y) = 1

(2) x^2y^3+3x+2y

xに関するyの偏微分: fx(x,y) = 2xy^3+3
yに関するyの偏微分: fy(x,y) = 3x^2+2

(3) (x-y)/(x+y)

xに関するyの偏微分: fx(x,y) = 1/1=1
yに関するyの偏微分: fy(x,y) = -1/1=-1

(4) √(x^2+y^2+1)

f(x,y)=√(x^2+y^2+1)=(x^2+y^2+1)^(1/2)

xに関するyの偏微分: fx(x,y) = 1/(√(x^2+y^2+1)) ?
yに関するyの偏微分: fy(x,y) = 1/(√(y^2+x^2+1)) ?

※(4)は、答えに全く自信がありません。
 できれば、途中の計算プロセスを詳しく教えていただけると助かります。

以上、よろしくお願いします。

2変数関数 f(x,y)を偏微分をといてみたものの
あっているか自信がありません。(特に4番)
わかる方、ご指導よろしくお願いします。

【問題】
次の2変数関数f(x,y)を偏微分せよ。
すなわち、関数f(x,y)のxおよびy関する変動関数fx(x,y)およびfy(x,y)を求めよ。

(1) x^2+3x+y+2

xに関するyの偏微分: fx(x,y) = 2x+3
yに関するyの偏微分: fy(x,y) = 1

(2) x^2y^3+3x+2y

xに関するyの偏微分: fx(x,y) = 2xy^3+3
yに関するyの偏微分: fy(x,y) = 3x^2+2

(3) (x-y)/(x+y)

xに関するy...続きを読む

Aベストアンサー

(1) x^2+3x+y+2
>fx(x,y) = 2x+3
>fy(x,y) = 1
OK

(2) x^2y^3+3x+2y
>fx(x,y) = 2xy^3+3
OK
>fy(x,y) = 3x^2+2
×
3x^2*y^2+2

(3) (x-y)/(x+y)
>fx(x,y) = 1/1=1
×
1/(x+y)-(x-y)/(x+y)^2=2y/(x+y)^2
>fy(x,y) = -1/1=-1
×
-1/(x+y)-(x-y)/(x+y)^2=-2x/(x+y)^2

(4) √(x^2+y^2+1)
>f(x,y)=√(x^2+y^2+1)=(x^2+y^2+1)^(1/2)
>fx(x,y) = 1/(√(x^2+y^2+1)) ?
×
={(x^2+y^2+1)^(1/2)}'=(1/2)(x^2)'*(x^2+y^2+1)^(-1/2)
=x/√(x^2+y^2+1)
>fy(x,y) = 1/(√(y^2+x^2+1)) ?
×
fx(x,y)と同様に
=y/√(x^2+y^2+1)

(1) x^2+3x+y+2
>fx(x,y) = 2x+3
>fy(x,y) = 1
OK

(2) x^2y^3+3x+2y
>fx(x,y) = 2xy^3+3
OK
>fy(x,y) = 3x^2+2
×
3x^2*y^2+2

(3) (x-y)/(x+y)
>fx(x,y) = 1/1=1
×
1/(x+y)-(x-y)/(x+y)^2=2y/(x+y)^2
>fy(x,y) = -1/1=-1
×
-1/(x+y)-(x-y)/(x+y)^2=-2x/(x+y)^2

(4) √(x^2+y^2+1)
>f(x,y)=√(x^2+y^2+1)=(x^2+y^2+1)^(1/2)
>fx(x,y) = 1/(√(x^2+y^2+1)) ?
×
={(x^2+y^2+1)^(1/2)}'=(1/2)(x^2)'*(x^2+y^2+1)^(-1/2)
=x/√(x^2+y^2+1)
>fy(x,y) = 1/(√(y^2+x^2+1)) ?
×
fx(x,y)と同様に...続きを読む

Qx,yが2x^2+3y^2=1をみたす実数のとき、x^2-y^2+xy

x,yが2x^2+3y^2=1をみたす実数のとき、x^2-y^2+xyの最大値を求めよ


解き方を教えてください
よろしくお願いします

Aベストアンサー

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0≦t<2π     (3)

(1),(2)を
z=x^2-y^2+xy
へ代入,
倍角公式をつかって整理すると
z=5cos2t/12+√6sin2t/12+1/12
単振動の合成によって

z=√31sin(2t+a)/12+1/12 (4)

ここにsina=3/√31, cosa=√6/√31
aは0<a<π/4なる角度である。

(4)はsin(2t+a)=1のとき最大値(1+√31)/12をとる。
この時2t+a=π/2即ち
   t=π/4-a/2
このtは(3)の中に入っている。

(4)はsin(2t+a)=-1のとき最小値(1-√31)/12をとる。
この時2t+a=π3/2即ち
   t=π3/4-a/2
このtは(3)の中に入っている。

Qオリジナル数学演習やスタンダード数学演習

オリジナル数学演習やスタンダード数学演習って解説が少ない(無いに等しい)と言われてますが,評判は良いですよね?

自力でやれないくらい難問ぞろいで,周りに質問できるような人がいなくては出来ないようなものなのでしょうか?

Aベストアンサー

こんにちは、nakahitoさん。問題集の命は、解説解答につきます。問題は、ほとんど過去の入試問題の中の、良問を選択、編集してつくります。教師用指導書(模範解答集)は、市販されません。塾の先生は、ヤフーのオークションで探して入手しています。昔、4stepという数研の問題集の解答を100枚以上、無断でコピーしたばか者がいました。先生もあきれていました。
nakahitoさんは、自分で書店に行き、自分の目で確かめて、失敗しながら、自分にあった問題集を探すのは、いかがでしょう。裏技というほどのことではありませんが、旺文社高校数学解法辞典のような本が図書館にあると思います。基本的な問題は、もれなくのっているはずです。
以前、高校生と物理の宿題を解いたことがありました。立方体の12本の辺に同じ抵抗があります。立方体ABCD-EFGHとおくとき、A-G間の合成抵抗を
求めよ。という問題でした。二人がかりで、2時間以上かかってとけましたが、電気回路の本の初めの方に、2行くらいで解いてありました。
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よい先生にめぐりあって、お励みください。

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Q2x^2-2xy+y^2=2のグラフ

2x^2-2xy+y^2=2のグラフのグラフでどんな感じになりますか?
2x^2+y^2=2なら楕円になりますが、
-2xyをどう処理すればよいのでしょうか?

Aベストアンサー

 x=x'cosθ-y'sinθ
 y=x'sinθ+y'cosθ
とおいて、元の方程式を原点軸周りでθだけ回転させたグラフを作ってください。

 そのとき、方程式が
  Ax'^2+By'^2+Cx'y'=2
の形になります。
 ここで、θをうまくとってCが0になるようにします。(つまりxyの項を消す。)
 そのようなθをC=0の式から求めて、AとBを求めます。
 こうして得られたものが、Ax'^2+By'^2=2のグラフを原点を中心にして-θだけ回転させたものが、元のグラフになっているということが分かります。

 あとは、Ax'^2+By'^2=2のグラフを-θ回転させれば描画ができます。

Q積分で1/x^2 はどうなるのでしょうか?

Sは積分の前につけるものです
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まではわかったのですが
S 1/x^2 dx
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Aベストアンサー

まず、全部 積分定数Cが抜けています。また、積分の前につけるものは “インテグラル”と呼び、そう書いて変換すれば出ます ∫

積分の定義というか微分の定義というかに戻って欲しいんですが
∫f(x)dx=F(x)の時、
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また、微分で
(d/dx)x^a=a*x^(a-1)になります …高校数学の数3で習うかと
よって、
∫x^(a-1)dx=(1/a)*x^a+C
→∫x^adx={1/(a+1)}*x^(a+1)+C
となります。

つまり、
∫1/x^2 dx=∫x^(-2)dx
={1/(-2+1)}*x^(-2+1)+C
=-x^(-1)+C
=-1/x+C

です。

Q「実数x,yについて、x^2-2xy+2y^2-4x+2y+8 の最小

「実数x,yについて、x^2-2xy+2y^2-4x+2y+8 の最小値と、そのときのx,yの値を求めよ。」という問題を解くと、

 解)t=x^2-2xy+2y^2-4x+2y+8 とおき、Xについて整理すると、
    =…={x-(y+2)}^2+y^2-2y+4 
  
  これより、tは、x=y+2 のとき、最小値y^2-2y+4 をとる。

  ここで、g(y)=y^2-2y+4 とおくと、
     
    (省略)

と、この後は、g(y)=y^2-2y+4 を平方完成し、最小値を求めていきますが、このtの式の最小値が、
y^2+Z+4となるtの式が有った場合、tの最小値は、以下の3通りのどれでしょうか?

 (1)y^2+Z+4 → y^2+Z+4 , (2)y^2+Z+4=y^2+(Z+4) より、z+4 ,
 (3)y^2+Z+4=y^2+(Z+4) より、z+4は1次関数なので、最小値はもたない

また、y^2+z^2+4となるtの式が有った場合、tの最小値は、
 y^2+z^2+4 → y^2+z^2+4=y^2+(z^2+4) より、4 

で合っているでしょうか?

「実数x,yについて、x^2-2xy+2y^2-4x+2y+8 の最小値と、そのときのx,yの値を求めよ。」という問題を解くと、

 解)t=x^2-2xy+2y^2-4x+2y+8 とおき、Xについて整理すると、
    =…={x-(y+2)}^2+y^2-2y+4 
  
  これより、tは、x=y+2 のとき、最小値y^2-2y+4 をとる。

  ここで、g(y)=y^2-2y+4 とおくと、
     
    (省略)

と、この後は、g(y)=y^2-2y+4 を平方完成し、最小値を求めていきますが、このtの式の最小値が、
y^2+Z+4となるtの式が有った場合、tの最小値は、以下の3通り...続きを読む

Aベストアンサー

>このtの式の最小値が、y^2+Z+4となるtの式が有った場合

意味不明です。「tの式」を定義してください。

Q分配関数(状態和)がわかりません。

統計力学とかで出てくる分配関数(状態和)がありますが、物理的な意味がよくわかってません。
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またある問題でエネルギー準位ε=(n+1/2)hνのN個の独立な調和振動系子の系があり
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どうかお願いします。

Aベストアンサー

>状態というのが量をもっているわけなんですが
>状態というのはどういう量なんですか?
すでに、siegmund さんが書かれておられるように
エネルギー e_i の状態の実現確率がボルツマン因子 exp(-βe_i) に比例します。
このあたりの手順は統計力学の教科書に載っていると思います。
少し混乱しておられるようなので、簡単な例を出してみます。

さいころを1個振ることを考えてみます。
さいころの目がX(x=1~6)になる確率を P(x) とすると、
1の目が出るという状態の実現確率は P(1) などというように表すことが出来ますね。
このときの状態和は
 Z=ΣP(x)
  =P(1)+P(2)+…+P(6)
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  =1
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>速度やモーメントならしっくりきますが状態というのは一体何なんでしょうか?
さいころで言うと状態は「1の目が出ること」などに対応します。
この場合は6つの状態を取り得ますね。

>一個に対する状態和?
粒子が一個であっても e_n =(n+1/2)hν という結果を見れば、
基底状態 e_0 = hν/2 の状態にあるかもしれないし、
励起状態の1つ e_1 = (1+1/2)hν = 3/2*hν のエネルギー状態にあるかもしれない、
というようにとり得る状態は1つではないことがわかります。
あとは、先のさいころの例と同様に
e_0 の状態にある確率が exp(-βe_0)
e_1 の状態にある確率が exp(-βe_1)
   :
ですからこれらの確率の無限和をとるだけです。


この質問とは関係ないですが、
その後、相対論の理解は進みましたか?

>状態というのが量をもっているわけなんですが
>状態というのはどういう量なんですか?
すでに、siegmund さんが書かれておられるように
エネルギー e_i の状態の実現確率がボルツマン因子 exp(-βe_i) に比例します。
このあたりの手順は統計力学の教科書に載っていると思います。
少し混乱しておられるようなので、簡単な例を出してみます。

さいころを1個振ることを考えてみます。
さいころの目がX(x=1~6)になる確率を P(x) とすると、
1の目が出るという状態の実現確率は P(1) などというよう...続きを読む


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