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posted by fanblog

2021年11月17日

28021 大人のさび落とし ma + nb の ベクトル




大人のさび落とし ma + nb の形のベクトル

01

問題を 読んでいただいて
PB170001.JPG

02

解き方は 一色ではないですが


先ず 三角形の 比の 値から

BA 平行 DE を言って


さらに 平行だからで

BA と DE の関係が

CA 対 CE

であるから

1/2BA になって 


PB170002.JPG

03

AE

ベクトルの 引き算

PB170003.JPG
04

で  Eは ACの中点だから

PB170004.JPG
05


Gは 重心であるから

暗黙の了解で

頂角から 対辺の 中点に 引いた線分を

2:1 に 内分するを使って

全体では 3等分で 考えて

PB170005.JPG
06


BEは BD +DE

1/2b + 1/2a



であるから



BG は 2/3 ( 1/2b + 1/2a )


PB170006.JPG
07

計算して

PB170007.JPG
08


今度は AG


前の 答えを 使って


BA + AG = BG

だから

移行して

引き算にすればさ


同じことだからさ


( vectorの引き算)

PB170008.JPG
09


計算して

PB170009.JPG

10

同じ問題で

ついでだからさ

これも

を 追加で 3っつ




vectorも 式の計算みたいにさ

PB170010.JPG

11

GD

始めは ゆっくり正確に





ゆっくりでも 


できないことは

早くは できない




万事が そうではないけど

特別な時は あるけどさ




始めは ゆっくり 丁寧に

バイクの世界で



ゆっくり 丁寧に やるんだって

そうしてる うちに

筋肉が ついてくる

そうしたら

筋肉が 覚えてる



(博多の Y さん の 格言)

PB170011.JPG
12

計算して

PB170012.JPG
13

ここらも 

PB170013.JPG

14


ベクトルは 向きが あるので

+ - きおつけて


PB170014.JPG

15

今度は 三角形から 平行四辺形


PB170015.JPG
16
この辺は 延長上で

できるとおもうので


ゆっくり 落ち着いて じゃナイスカ

PB170016.JPG

17

比の値とか 平行とか

ベクトルが 等しいとは

PB170017.JPG
18

ベクトルは

こんなことが 重要なの ?


みたいなとこが

問題を 解く 肝になってます


ベクトルが 等しいということは

大きさと 向きが 同じこと

ベクトルは 自由に 平行移動して

考えてよい



ベクトルには 向きがある



PB170018.JPG

19


ベクトルの 足し算と 引き算は

大丈夫だよね

PB170019.JPG
20

式の 計算みたいに 考えてさ

マイナスの時は 向きが 変わる


PB170020.JPG
21

向きに 気お付けて

PB170021.JPG
22

式の 計算


PB170022.JPG
23


こんな書き方でいいかな

PB170023.JPG
24

今度は 5角形


だいじょうかや


PB170024.JPG
25


BC= xと置きました

ベクトルは

足していって 始点にも出れば 0 だからさ

x が どこかで 消去出来るんじゃ

無いかと

PB170025.JPG

26

最終的に  AH-AG = GH で

解こうと思ってますので

AGは

PB170026.JPG
27


回り道を しながら

部品を 作っていくと

PB170027.JPG
28

AHが 出てきたので

AH - AG =

整えて こうです。

PB170028.JPG

おつあれ様です。






( 晴れ部屋へ 家庭菜園と ざっかや

メニュウ ページ リターン    )






2021年11月16日

28020 大人のさび落とし 運動




運動

ここで使ってるのは 一応

数学の 参考書 なんですが

この問題は 物理のテストにも

そのまま 出る恐れがあります

大人のさび落とし 運動

01

力を ベクトルで表して

三角形を 作ると

よくわかるんですが


ベクトルは 自由に 平行移動して

考えてよい 性質を 利用して

じゃナイスカ


直角三角形で

三角比を 使ったり



頂角と 対辺の 組み合わせから

正弦定理を 使ったり


今回は ないですが


3力のつり合いと 鉛直方向に対する 角度が 

分かるときは ラミーの定理とか


それを 踏まえまして

PB140001.JPG

02

問題

PB140002.JPG
03

ここは 正弦定理で

行ってみましょう


こんなでした

PB140003.JPG

04

であるから

こんな感じの 図になって



赤と 黄色 の

頂角 & 対辺 の組み合わせから

正弦定理でさ


絶対値が ついてるのは

単に ベクトルを 長さにする時で

PB140004.JPG

05


たすきに かけて 計算したらば

PB140005.JPG
06

近似値で 計算すると

大体 73.5km/h


PB140006.JPG
07


問題を 読んでいただいて


これはさ

ちゃんと解けるように

計ってありますので


PB140007.JPG

08

いい加減な フリーハンドで

書くと だいじょかや



ちゃんと 辺の長さ 比を考えて

できるだけ 正確に


作図したらば


うまくできてるでしょ



ベクトルは 自由に 平行移動して

考えてよいのだから

矢印の 先に もう一つの 矢印の始点を

持ってって

PB140008.JPG

09


ついでだから

三角比は こんなでしたね



コサインを 使って


PB140009.JPG
10


近似的に計算したらば


5.2m/sec


(開発機関の 実験では 答えが出るようには

出来てなくて 誤差を どれだけ 小さくできるか


効率を どれだけ よくできるか


新たな 発見

など


大型 コンピュータは 時代を どんどん変えていく )


学生時代 電算室の エンジニアさん に 言われたこと

道具として 使ってるうちは いいけど

使われないように

すごく 怖い話です。

PB140010.JPG
11

問題

PB140011.JPG
12

これはさ

図ができれば できたも同然で

PB140012.JPG
13

後は 単位をどうするか

雨滴の 速度だからさ

m/sec

にするか

ということで


PB140013.JPG
14

これで 計算してって


PB140014.JPG
15

途中で

誤差が 増えないように

最後で

調節すれば

38.5m/sec


PB140015.JPG
16

問題を 読んでいただいて

PB140016.JPG

17

兎に角 作図

作図が うまくできさえすれば 


半分できた


PB140017.JPG
18

対岸を 目指すわけだから

Θ ラジアンで 書いてあるけど

対岸0度 とすれば 横90度未満方向



兎に角 ベクトルは 自由に平行移動していいから

柔軟に



PB140018.JPG
19

距離は =  速さ × 時間


PB140019.JPG
20



問題

PB140020.JPG
21

作図が できれば


PB140021.JPG
22

実際の 風の ベクトルは

黄色いところ


PB140022.JPG
23

問題を 解きやすいように

直角二等辺三角形が 二つ

PB140023.JPG
24

柔軟な思考で


PB140024.JPG
25 1

問題

ショートストップは 打球に追いつくか


PB160001.JPG
26−2


分かっているのは

ショートストップとホームベースを 結ぶ 直線に対し

なす角15度 方向への打球


これは 15ど は 確定事項


ショートストップのMaxの ダッシュ に対して

打球の速度は 4倍


PB160002.JPG
27-3


三角形を 作って 考えるんだけどさ

まだ ちゃんと 計算してない


条件鵜のみで 三角形を 作ったら

三角形に ならないかもしれない


そのまま

三角形にしてみて

正しいかどうか

見ると


PB160003.JPG
28−4


V分のUは 1/4


比の値は 正確だけど




点Bから 線分HSに 垂線をおろし

その足を K とすれば


Kは 線分HS 上の点であること




小さい三角形KBSで


直角三角形の斜辺 SB は 対辺KB より 長い

計算していって

最大でも

同じとこまで


PB160004.JPG
29−5


二つ 分数式が あるんだけど


分母が同じであるから


SB 大なりイコール KB

SB  グレイターイコール ザン KB



に なるはず


図が 成り立っていれば

PB160005.JPG

30−6


ところが

計算してみたら


加法定理で

sin15度 を 計算したら


PB160006.JPG
31−7


1/4 より おおきくなってる


PB160007.JPG
32−8

つまり

真ん中の ちっちゃい図


線分HS上の点Kは

作図した 三角形の 線分HSの 外にある


実際は

三角形は  ショートストップ の 速度の大きさを

もうすこし 上乗せ しないと ない立たない


ナタメ

この打球は 取れない

PB160008.JPG

33−9

では 実際の 守備範囲の 角度を 計算してみると

3平方 ピタゴラスで


PB160009.JPG
34-10


θは √17分の4


であるから

関数電卓でアークCOSINE 0.970 は 何度

14.03

打球の角度は 15度だから

おいつけない

PB160010.JPG

35−11


こんな感じ



PB160011.JPG



36



ダウトを 探せ

( 晴れ部屋へ 家庭菜園と ざっかや

メニュウ ページ リターン    )






2021年11月14日

お知らせ 



お知らせ

ディスク 容量 追加申請中

最新は 申請が 通ってからとなるため

2,3日 お休みです


予定では 運動 物理の内容を 数学で

(ベクトル)


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posted by matsuuiti at 11:51| Comment(0) | TrackBack(0) | 数1

2021年11月10日

28019 大人のさび落とし 力のつり合い





06 に 間違いがあり 訂正いたしました

訂正済み




大人のさび落とし 力のつり合い

01

なんか 物理の 授業みたいですが

ッテいうのがあるんですが


先ず


例題を よんでいただいて

PB100001.JPG

02

ベクトルに 絶対値を 付けると

単に 大きさになるので



それから 

つり合っている 力 の 合力は ゼロ

PB100002.JPG
03


例題の 関係式は 何かに 似ている


三角形の 正弦定理

PB100003.JPG

04

3力が つり合ってるので

そのしきから


f1  f2 を 足したものが 


-f3



三角形を 作るでしょ


PB100004.JPG
05

三角形の 3辺は 出て来ました


今度は それぞれの 頂角


PB100005.JPG
06

180度-Θ3


これを 順次 正弦定理に合うように

作っていくんですが

PB100001.JPG



07

180度-Θ1


PB100007.JPG
08

180度-Θ2


PB100008.JPG
09

各頂角と 対辺の関係が 出たので

正弦定理に 当てはめると


PB100009.JPG
10

sinの補角は こうだからさ

なったデショ


PB100010.JPG
11

よくある問題

読んでいただいて


PB100011.JPG
12

まずは 斜辺に対して

垂直抗力と その反力


mg を ここでは xにしてますが


mgを 反垂直抗力と 斜辺成分に 分解して


PB100012.JPG
13



頭のいいひとは 頭の中でやってしまいますが

大人になって

しばらくやってないと

計算間違いする


手を 動かしてじゃナイスカ

PB100013.JPG
14


こんな感じで


PB100014.JPG
15


問題 読んでいただいて


これはさ

学生時代に

期末試験で 実際に出た記憶あり


PB100015.JPG

16

mg の 反力で

AC BC は 等しいからでやってしまうと


やっぱりですね

ななめに引っ張るときは

もうちょっと 頑張らないとですよ


PB100016.JPG
17

兎に角 これは ガッコの テストに

出やすい問題


PB100017.JPG
18

問題を 読んでいただいて


PB100018.JPG
19

図にすると こんな感じなんですが


鉛直 と その 左右の角度が 分かってるので


360度を どう 分割してるか

出て来ますので


PB100019.JPG
20

さっそく ラミーの定理を 使ってみると


そのまんま 当てはめると こうですよ


PB100020.JPG
21

計算しないといけないから

計算しやすい形に

換えて


補角 で Θ1 、Θ2


Θ3は 加法定理を 使って


なもので

この問題が


ガッコの 物理で出てくるときに

数学で まだ 加法定理を

習ってないときは


但し書きで

sin75度は (√6+√2)/4

とする とか 


計算された 値で

出てたり


しかし


入試の時は そんな情けは ないので


ここは 数学で

物理をやるとじゃナイスカ

PB100021.JPG

22

加法定理は こうだからさ


PB100022.JPG
23

ラミーの定理に 当てはめて

PB100023.JPG
24

後は 計算


PB100024.JPG
25

大体 こんな感じという答えですが


PB100025.JPG
26

√の 有理化の 仕方も

だいじょですよね


PB100026.JPG
27

大人になると

めんどうな時は  すぐ電卓

大学では

電卓可 な 試験もあるけど

使えるようになってないと


なんちゃって


アークタンジェントは どうやるんだっけとかさ

PB100027.JPG
28

ラミーの定理でした


PB100028.JPG

さいきん

似たような 名前が てれびでさ



エイミー か


ここは ラミー


テイラーな 展開は まだ先です。






( 晴れ部屋へ 家庭菜園と ざっかや

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2021年11月07日

28018 大人のさび落とし ベクトルの 和と差 (2)





大人のさび落とし

ベクトルの 和と差 (2)


01

このですよ 赤鉛筆 の 定理を

うまく使って

やってくんですが


先ず 問題を 読んでいただいて


PB070001.JPG

02

作図 していけば 答えになってしまうけど

それを 式に するのは

どうすればいいカナ と


先ず

正方形であるので

一辺が 1ならば 対角線は √2


矢線を作図してけば

平行移動しながらですよ


すぐできちゃうよね

式にするには

点を 新たに 定義したりして


PB070002.JPG
03


(2)は

これは 計算式を 良く見たらば

並び換えれば


ベクトルの 引き算

始点が 同じだからさ

PB070003.JPG

04


こんな感じだったでしょ

最後は Fを 新たに 定義して

PB070004.JPG
05

(3)

これはさ

作図すれば

めんどうだな なんだけど

式を 並び変えて

ベクトルの 引き算にしたらば


一目 両全

PB070005.JPG
06

零ベクトル

PB070006.JPG
07

問題

三角形ABCに 外接する 円の中心(外心)

を O とし


OA+OB+OC=OH ヲ 満たす 点をHとする時


AH+BH+CH を OH で 表せ

PB070007.JPG

08


AH+BH+CH

を それぞれ

引き算の定理を 使って

OH ヲ 含んだ形にしてみると

定理に当てはめて

作ってくでしょ


PB070008.JPG

09

そして

足し合わせたらば


PB070009.JPG
10

で 題意より

OA+OB+OC=OH を 代入したらば


2OH


ちなみに Hは 三角形ABCの垂心

各頂点から対辺に垂らした 線の交点


PB070010.JPG

11

問題を 読んでいただいて

PB070011.JPG

12

平行四辺形になる

条件は?

対辺の長さが互いに等しく

かつ 平行である


ベクトルでは

大きさと 方向が 等しければ

等しいというのであるから


ベクトルでは

対辺が 等しい と言う式になる


そこで じゃナイスカ


PB070012.JPG
13


対辺 AD  BCを


Oの位置ベクトルで 表したのので

表現すれば

引き算で



これがね


等しいんだから


PB070013.JPG
 
お疲れ様です。


( 晴れ部屋へ 家庭菜園と ざっかや

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2021年11月05日

28017 大人のさび落とし 旧数学U ベクトルの 和 差 (数Tの復習)



02


表記の仕方は

こんなでしたね


矢線を描いて

PB050002.JPG
03

それで

ここが ほんとは すごく大事なんです


ベクトルの相等

大きさと 
方向が 同じ時

ベクトルは 等しい


ベクトルは 

自由に 平行移動して 考えて

 良い

PB050003.JPG
04

零ベクトル 逆ベクトル

ここは 計算的に

考えて

PB050004.JPG
05



ベクトルを 足し算するとき

平行四辺形で 考えると



PB050005.JPG
06

ベクトルを 足し算するとき

三角形で 考えると


PB050006.JPG
07

ベクトルの 引き算は

PB050007.JPG
08

速さは スカラー量

速度は ベクトル量


何が違うの?


PB050008.JPG
09

では 復習問題から

次の 等式を 証明せよ


PB050009.JPG
10

左辺の ベクトルを

右辺を 含んだ形に ベクトルの和

で 表し 計算してきますと


三角形法の足算で

考えるでしょ

PB050010.JPG
11


計算して

始点と終点が 一緒ってことは 

零ベクトルだから

PB050011.JPG

12

同じように

いけるカナ



三角形法で

考えて


終点と始点が くっつくと

ねねね


こういう風に やればいいんだ

簡単でしょ


PB050012.JPG
13

次のも


これが テストだったら

楽だけどさ


PB050013.JPG
14

これは

ちょっと 悩むよね


にょろにょろ 〜 は 大きさの差

それを踏まえて


A,B,Cと言う点を 使って

考えると


PB050014.JPG
15

A,B,C が 一直線上に ないとき

三角形を 形成するとき


こんな図に 成ってですよ

ソレゾレ を 計算すれば



まとめて こんな 大小関係➀

PB050015.JPG

16

A,B,C が 一直線上に 有

Bが 線分ACの 上にあるとき


こんな図に 成って

大小関係は こんな感じA

PB050016.JPG

17

A,B,C が 一直線上にあって

Bが 線分AC の 延長上に あるとき


図は こんなで

大小関係を 計算すれば

コンな感じに なるためB


PB050017.JPG
18

➀ABの 全ての 場合を 考えると

こうなるんですよ

PB050018.JPG

19

次は 問題

読んでいただいて

PB050019.JPG
20

ちゃんと 作図 してですね

赤い 二つの ベクトルが 等しいことを

言えばいいんですが


BP ベクトルから

BP=BA+AP

四角形 ABCD は 平行四辺形であるので

BAベクトルと CDベクトルは 等しい



四角形AQCP の方は

題意より AQへいこうCP であり

別の対辺APと QCは

始めの平行四辺形 ABCD の 対辺

の 部分なので AQ平行QC



ナタメ

BA=CD


AP=QC


これを BP=BA+AP

代入したらば

PB050020.JPG

21

BP=BA+AP

  = CD + QC

  = QC + CD

  = QD


 したがって

BP=QD

PB050021.JPG
22

問題を 読んでいただいて


PB050022.JPG
23
左辺から 中辺  右辺

に 順次 変形するんですが

左辺を 

中辺のベクトルを 含んだ 和の形にして

へてから 分解して

足しなおすと

PB050023.JPG

24

うまく 中辺になったデショ


PB050024.JPG
25

さらに 中辺を 右辺のベクトル

を 含んだ 和の形にして

へてから 分解して 

整理して

PB050025.JPG
26




足し合わせると



右辺

なので

左辺=中辺=右辺


PB050026.JPG
27

ラスト 問題を 読んでいただいて


式変形で

これが 何を 意味しているか


PB050027.JPG
28

大きさが 同じ 

方向が 同じ


平行移動する前に

点Pは 共有してるので

ベクトルの 方向と 大きさを

いじらずに

Pを 重ねて 作図すると


P は 線分ABの中点


PB050028.JPG

お疲れ様です。
 

( 晴れ部屋へ 家庭菜園と ざっかや

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2021年10月28日

 Zの6乗=1 をとけ





複素数とベクトル Zのn乗根

01

お待たせいたしました

これはさ

あちこちに 

しょっちゅう

顔を出す問題だけど


やり方を 知らないと 

手も足も出ないという代物

P7110001.JPG

02


見たことあるでしょ


両辺を まず 複素数の 極形式にするんですが

複素数の ベキ は ド・モアブルの定理


P7110002.JPG
03


一般的な 極形式の形にして

左辺を 変形すると

こんな感じ


P7110003.JPG
04
右辺は まず

Zの 絶対値 = r

絶対値は 正であるから

rは 正


右辺も 1+0i

を 極形式にして


P7110004.JPG
05

左辺 = 右辺

係数を 比較して


r=1

偏角は 0 以上  2パイ  未満として

シータ を 計算すると

始めの 角度が 0だから

そこから 2パイ 周期

P7110005.JPG
06

偏角の 設定範囲に ある のは

k=0,1,2,3,4,5。

P7110006.JPG
07

Zの6乗根は 6っつ 答えがあって

P7110007.JPG
08

こうです

P7110008.JPG
09

類題ですが


P7110009.JPG
10

やり方は


さっきと同じ


両辺 極形式にして

係数を 比較


シータの 範囲を 調べ

P7110010.JPG
11

答えは 3っつ あって

P7110011.JPG
12

こんな感じで

P7110012.JPG
13

類題

これはさ

困ったとがあって

かなり 停止していましたが


閃いたよ


チャンスですね


P7110013.JPG
14

やり方は 同じなんだけどさ

P7110014.JPG
15

偏角の 範囲を 調べて

P7110015.JPG
16

5つつ ある

P7110016.JPG
17

整理して行くとですよ


P7110017.JPG
18

パイ/5 とか 2パイ/5

の値が 分かれば できそうだと

P7110018.JPG
19

だから

下準備は できたので

後は この 4つの 角度の 三角関数の

値を 計算すればいい


P7110019.JPG
20


180 割る 5 = 36


36 = α と置いて


5α=180


2と 3に 分ける

2は 倍角  3は 3倍角

の公式を 代入していくと


P7110020.JPG
21

補角の公式で

サイン2α = サイン3α


なんか 変な感じも するけど

左辺を 倍角    右辺を 3倍角



P7110021.JPG
22


3倍角の公式を 忘れたときは

前回の 28012 でやった

ド・モアブルの定理で 

導きだす

P7110022.JPG
23


代入 式変形 


P7110023.JPG
24


まずは コサインにして

2次方程式を 解くと

P7110024.JPG
25

コサイン 36ど

(コサイン ぱい/5)

36度のコサインは プラス

コサインα

P7110025.JPG
26

平方の公式で

サインα



P7110026.JPG
27

コサイン2αは 

コサインの 倍角の公式から

P7110027.JPG
28



コサイン2α

P7110028.JPG
29


平方の公式で


P7110029.JPG
30

サイン2α

P7110030.JPG
31

これらを 下準備しておいた

式に 代入して

P7110031.JPG
32

逐次

P7110032.JPG
33

こんな感じで

P7110033.JPG
34

答えは 5つつ


P7110034.JPG
35


類題

左辺は


P7110035.JPG
36


いつもどうりに

P7110036.JPG
37

右辺は 絶対値 ヲ プラスにして

マイナスは 後ろの 複素数の中に


P7110037.JPG
38

ここからは

普段通りに

P7110038.JPG
39

偏角の範囲を たしかめて

P7110039.JPG
40

Zの根に 代入して来ますと

P7110040.JPG
41


こんな感じで

P7110041.JPG
42

逐次

P7110042.JPG
43

6つ


出そろったとこで

P7110043.JPG
44

まとめて


P7110044.JPG
45


問題を 読んでいただいて


P7110045.JPG
46


極形式で

式を 書き換えて

代入して


P7110046.JPG
47


連立➀A

P7110047.JPG
48

和の公式で

計算すると

C

P7110048.JPG
49

D

P7110049.JPG
50


CDを見比べて

シータは

P7110050.JPG
51


偏角の 範囲は


P7110051.JPG
52

偏角の 範囲の nは 1,2,3,4,5


P7110052.JPG
53


n=1から 5まで

計算してくと

コサイン3θ コサイン2θ


P7110053.JPG
54

調べてくと

P7110054.JPG
55

なんか 法則がありそうで


P7110055.JPG
56

一様

P7110056.JPG
57

ここまで

やってしまったけど

P7110057.JPG
58

nが 奇数の時


nが 偶数の時


P7110058.JPG
59

まず奇数の時から

チェックしてきますと


n=1 おっけい


P7110059.JPG
60

n=3 不適


P7110060.JPG
61

n=5 おっけい



P7110061.JPG
62

nが 偶数の時

n=2 不適


P7110062.JPG
63

n=4 不適


P7110063.JPG
64

条件に合うのは

n=1 n=5

のときで

P7110064.JPG
65

この偏角で

2つ 作って

答え

P7110065.JPG


お疲れ様です。




e:large;">家庭菜園と ざっかや

メニュウ ページ リターン    )






2021年08月03日

28015 複素数とベクトル ド・モアブルの定理 の 応用




01

ド・モアブルの定理の応用

二つ 数列が あるんですが

和を 求めなさい


ただし

ド・モアブルの定理を利用して


P8030001.JPG
02

ド・モアブル の定理は 

複素数の ベキが こんな感じに

なりますと言うもので


ふたつの 関数は

サイン コサイン の 関数のようです

P8030002.JPG

03

サイン コサインは 2ぱい 周期の 関数なんですが

コサインの 場合は


コサイン ゼロ = 1

サイン  ゼロ = 0


P8030003.JPG
04

そこで

(2)+(1)・i


にしてみると

Z = コサイン シータ + アイ サイン シータ 



の 等比数列 を なしているので

P8030004.JPG

05

等比数列の 和の公式を 使って

P8030005.JPG
06


1番目 から n 番目 と ちと違うのは


0番目が 1ってのがあるので

P8030006.JPG
07


当てはめていくと

項数は 全部で n+1 

P8030007.JPG
08

和の繰り返しを Σ を 使って

省略すると


ここで ド・モアブルの定理を 使って

P8030008.JPG
09


Zが 公比になってるので

P8030009.JPG
10

0から n が こんな感じになって

n+1 が出て来て

これを 計算して


P8030010.JPG
11

実部と 虚部に 分ければ  それぞれの

数列の 和が 求まるという形で


  実部 (2) 


i 虚部 (1)




 計算してきましょう


P8030011.JPG
12

分母の計算


P8030012.JPG
13


こんな感じで


P8030013.JPG
14


分子の 計算


P8030014.JPG
15

これを じゃナイスカ


積を和の公式を A B C D

に使って


P8030015.JPG
16


ここですよ


P8030016.JPG
17


A

P8030017.JPG

18


P8030018.JPG
B



19


C


P8030019.JPG
20

D



P8030020.JPG
21

元に まとめると

P8030021.JPG
22

消去できるとこを 消去して

P8030022.JPG
23

分母 分子 合わせて


実部 と 虚部

P8030023.JPG
24

実部は  (2) の数列のわ

虚部は  虚数単位が ついてるけど

計算上 都合がいいように ド・モアブルの定理を

利用するために 虚数を 付けたので


そこを 外したところは (1)の数列の和

P8030024.JPG

25




(2) の数列の和を もう少し 計算してきますと

半角の公式から 式変形を

代入して

P8030025.JPG
26

分子にも いちぶ 代入して

P8030026.JPG
27

   2 サイン 2分のΘ で くくって


P8030027.JPG
28

シンたす シンは 2シンの子 



P8030028.JPG
29


もうい少し やくせて


P8030029.JPG
30

コレダ  (2)の数列の和


P8030030.JPG

31

(1)の方は

虚部に でていて

P8030031.JPG
32

半角の公式から 式変形を 代入して


P8030032.JPG
33

分子は 後ろ側を 和を積の形に


P8030033.JPG
34


ここで

サイン Θ プラス サイン ゼロは


サイン ゼロは ゼロなんだけど


都合により

シンたす シンは2シンの子に 入れると

P8030034.JPG

35

2 サイン 2分の Θ で くくって

P8030035.JPG
36

計算してきますと

P8030036.JPG
37

これです

P8030037.JPG
38

答え まとめまして

こう


P8030038.JPG
39

和と 積 を 計算しなさいという問題


P8030039.JPG
40

これは どんな数列かと言うと

等比数列で

初項 1 公比 Z 


Zの0乗 が 初めにあるので

項数は 1+19 =20


P8030040.JPG
41

公式に 当てはめると


P8030041.JPG
42

そうしたら

分子の方がじゃナイスカ

ちょうど

360度



ぜろ


P8030042.JPG
43

今度は


積なんですが

指数の積の計算は

指数の 足し算になるので



指数部分は 

初項1 

項数 19

末項19

の和は

Zの190乗

P8030043.JPG
44

こんなカンじで

P8030044.JPG
45

これを 少し 計算を 楽にすれば

こうです

P8030045.JPG
46


問題を 読んでいただいて


P8030046.JPG
47

割り切れるんだから

この x二乗+1 =0 の 答えを 代入したらば

ゼロになる

P8030047.JPG
48

x= ぷらすまいなす i


を 代入すると

P8030048.JPG
49


x=iの時

P8030049.JPG
50

x=-iの時


P8030050.JPG
51

二つ 式が出てきたんですが

P8030051.JPG
52

たし 引き するでしょ

P8030052.JPG
53

こんな感じで

P8030053.JPG
54

ところで

題意より

cos mα not=0

sin mα not=0


より

P8030054.JPG
a=-1

b=-1

お疲れ様です。



( 晴れ部屋へ 家庭菜園と ざっかや

メニュウ ページ リターン    )






2021年07月16日

28014 複素数とベクトル Zのn乗 =A の 根





複素数とベクトル Zのn乗=A の 根

01

複素数の 極形式で

偏角が出てくるのですが

すんなり 計算できないときは

少し いじらないと いけないです。


P7150001.JPG
02

この 表も しょっちゅう 使います

P7150002.JPG
03

加法定理も バンバンと

P7150003.JPG
04

行ってみましょう

ほうていしきを解け


複素数の べきは ド・モアブルの定理

左辺右辺 極形式に 変形して


P7150004.JPG
05

左辺を ド・モアブルの定理



P7150005.JPG

06

右辺は

普通の形を 極形式に

絶対値 偏角


P7150006.JPG
07

左辺 右辺 連結して

係数を 比較


r=√2    偏角 3θ = π/4 + 2kπ

θは こんな感じになるので



P7150007.JPG
08

Zの 根は こんなイメージ

偏角が 範囲内に ある 時の kを 調べて

P7150008.JPG
09

k=0,1,2

P7150009.JPG
10

これを 計算すればいいから

P7150010.JPG
11

それぞれの 三角関数 の値を

先に 計算しておいて

じゃナイスカ

P7150011.JPG
12


偏角を 変形して行って

加法定理で

比の値が 分かってる ものに 変換しておいて

一つ目

P7150012.JPG
13

サインの方も

P7150013.JPG
14

三つ目  四つ目



P7150014.JPG
15

五つ目は

P7150015.JPG
16

負角 補角 ヲ 使って  

今度は 加法定理


バンバン 使ってじゃナイスカ

P7150016.JPG
17

コサイン

P7150017.JPG
18

サインも
補角 

負角

P7150018.JPG
19

加法定理

P7150019.JPG
20

値が 出そろったとこで

P7150020.JPG

21

代入していきますと

Z0


P7160021.JPG
22

Z1

Z2


P7160022.JPG
23

であるので

まとめて

答え


P7160023.JPG
24


類題

左辺は 複素数の ベキ

ド・モアブルの定理

P7160024.JPG
25


右辺は 絶対値 偏角

P7160025.JPG
26

極形式にして



左辺 右辺 連結して


P7160026.JPG
27

係数比較から

‪イメージが出てきて


P7160027.JPG
28

偏角が 範囲内にある kは 0,1,2

P7160028.JPG
29

いきなり 計算してくと

Z0


P7160029.JPG
30

Z1


P7160030.JPG
31

Z2

極形式の 形になったことを 


確認して

そこから 崩して 値を 求めて

P7160031.JPG
32

こんな感じで

P7160032.JPG
33

まとめて

答え

P7160033.JPG
34


ひたすら 計算です

類題


何回も 見てると

定理 もう 覚えちゃったデショ

P7160034.JPG
35


右辺の 極形式の やり方も

P7160035.JPG
36

左辺 右辺 連結して 係数比較



P7160036.JPG
37

偏角の範囲にある k を 調べて

0,1

P7160037.JPG
38

根の イメージの 式に 代入して

Z0

P7160038.JPG
39

Z1

補角 負角 よく使うでしょ

P7160039.JPG
40

こんな感じで

P7160040.JPG
41

まとめると

答え

P7160041.JPG
42

ひたすら 計算

類題

今度は 4次


P7160042.JPG
43

左辺


P7160043.JPG
44

右辺

絶対値


P7160044.JPG
45

偏角


P7160045.JPG
46

左辺 右辺 連結で 係数比較

P7160046.JPG
47

偏角の 範囲内 にある kを 調べて

P7160047.JPG
48

 分かりやすい方で 行ってみると

P7160048.JPG
49

全体的な イメージは こんなで

P7160049.JPG
50

それぞれの 三角関数の 値を 計算すると

P7160050.JPG
51

加法定理は バンバン 使うでしょ

P7160051.JPG
52

余角の公式も 使うよね


またしても 加法定理

P7160052.JPG
53

補角

負角

加法定理

P7160053.JPG
54

あと半分か

P7160054.JPG
55

補角 加法定理

P7160055.JPG
56

補角 負角

P7160056.JPG
57

もう一回 補角

負角

P7160057.JPG
58

さっきの 答えを 使って

P7160058.JPG
59

計算問題は

時間が 掛からないように

うまく 工夫できればいいけど

そうでない場やいは

日頃の 計算練習


P7160059.JPG
60

いろいろ 使て

P7160060.JPG
61

まとめると

P7160061.JPG
62

こんな感じで

値を 代入していきますと

P7160062.JPG
63

逐次

P7160063.JPG
64

こんな感じで

P7160064.JPG
65

これで 全部かな

P7160065.JPG
66

問題を 読んでいただいて

P7160066.JPG

67

先ず 普通に Xのn乗=Z を 求める つもりで


P7160067.JPG
68

左辺  右辺


P7160068.JPG
69

係数比較から r1


偏角 Θ1


根のイメージは

こんなで

P7160069.JPG
70

ここから


実部 虚部 加法定理で 展開するでしょ


P7160070.JPG
71

因数分解の 逆を やってるんですが

掛けたら 実部が こうなった



掛けたら 虚部が こうなった

P7160071.JPG
72

そこで

パズルのように 当てはめると

P7160072.JPG
73

こんな感じになって

さらに ド・モアブルの定理を 使うと

(  )k乗 になって

P7160073.JPG
74

ところが (  ) の中身が

ω であるから

こんな感じに なって

P7160074.JPG
証明終わり


お疲れ様です。


( 晴れ部屋へ 家庭菜園と ざっかや

メニュウ ページ リターン    )






2021年07月07日

28013 大人のさび落とし 複素数とベクトル ド・モアブルの定理(2)





複素数とベクトル ド・モアブルの定理(2)
01

一見 前のページより 簡単そうに 見えたため

楽勝 なんて おもってたら

痛い目に 合ってしまいました。


等式の証明から


P7060001.JPG



02

ここは 

まだ 足の 立つところですが


左辺を 極形式にするため

有理化を試みて では じゃナイスカ

P7060002.JPG
03

こんな感じで

P7060003.JPG
04

割と いけそうですね

P7060004.JPG
05

これと言った 問題も

発生する気配がなく

P7060005.JPG
06

見えてきましたが

P7060006.JPG
07

何となく

同じ形が 散らばっていて

P7060007.JPG
08

ここまでくると

P7060008.JPG
09

こんなに 簡単に

なってすよ


P7060009.JPG
10

しかし

極形式は サイン コサインが 逆なので

P7060010.JPG
11

変身できるものを  探っていくと

余角のエリアが

ソレゾレ

化けれますので


P7060011.JPG
12


ここまでくれば

ド・モアブルの定理で

なりましたよ

= 右辺

P7060012.JPG
13

問題を 読んでいただいて

P7060013.JPG
14


それぞれ

極形式に 変形できれば

簡単なんですが

P7060014.JPG
15

偏角も

問題なく 出てきたので


P7060015.JPG
16

Z1

P7060016.JPG
17

Z2の方も

P7060017.JPG
18

ここまでくれば

P7060018.JPG
19

もうできたも 同然

P7060019.JPG
20

あ〜〜〜〜

場合分けか

この辺は 少々 苦手意識が 残ってますが

みなさまは  いかがですか


P7060020.JPG
21

nが 3の倍数になるとき

P7060021.JPG
22


周期的に 同じ値になって

P7060022.JPG
23

3の倍数の時を ➀とすれば

➀の時 与式=2


P7060023.JPG
24

3の倍数に 1を 足したときは


P7060024.JPG
25

先ず Z1 の 〇の方から


P7060025.JPG
26

普通に 複素数は こんな感じで

P7060026.JPG
27

Z2 △ の方は

P7060027.JPG
28

こんなですので

P7060028.JPG
29

nが 3の倍数+1の時を Aとすれば

Aの時 与式=-1


P7060029.JPG
30

今度は

B

Bはnが3の倍数+2 の時

P7060030.JPG
31


左側 Z1 右側 Z2 とすれば

Z1は

P7060031.JPG
32


こんな感じで

P7060032.JPG
33


Z2は

P7060033.JPG
34


なので

Bの時 与式=-1


P7060034.JPG
35

まとめると

P7060035.JPG
36

であるから


nが3の倍数の時 与式=2

nがそれ以外の時 与式=-1


P7060036.JPG
37

手間取ってしまって

今度は

少し 簡単そうなので


LIFEを 回復 せねば

P7060037.JPG
38

先ず 極形式にして


P7060038.JPG
39

二つとも 極形式にしたらば

P7060039.JPG
40

ド・モアブルの定理で


P7060040.JPG
41

ここは ちょっと危なかったんですよ


足を すくわれそうになり

ひやひや しながら


P7060041.JPG
42

だいじょですか

P7060042.JPG
43

あ これはさ

入試問題ではないけど

ガッコの センセ 好きそうな問題


期末試験は 

もう 


すん じゃっ た〜か なぁ〜


3倍角の公式を ド・モアブルの 定理で

導きだすと言うもの


P7060043.JPG
44

実部が コサイン

虚部が サイン


左辺を 展開すると

P7060044.JPG
45

3連にしてですよ



P7060045.JPG

46

こうするしかないからさ

P7060046.JPG
47

実部は コサイン


虚部は サイン

に 成るように


P7060047.JPG
48

もうすこしかな

P7060048.JPG
49

計算間違ってないよな

P7060049.JPG
50

実部 虚部を 比較して

3倍角の公式

P7060050.JPG
51


次は

問題を 読んでいただいて

すみません


いきなり 来ましたよ


足がたたないんですよ


まじ〜〜〜〜〜〜


かなり のたうち回ってから

何か ヒントがあるはずだ


この参考書は

必ず 解けるように 作られていて


よく出来てるんですよ


どっかに 必ず ヒントがある

さがせー


つづく・・・・・・


P7060051.JPG
52

かなり 経過してから

あった


かっこの n乗 してないものの

極形式が 欲しいのだけれど


中身は

うまく 極形式に ならない


そこで

2乗してみると

P7060052.JPG
53

ん〜〜〜〜〜

P7060053.JPG
54

あ 成った

P7060054.JPG
55

先に 極形式を

求めてから

絶対値 に 偏角


P7060055.JPG
56

ところで

これは

2乗したものなので

ルートを とると




指数にして

P7060056.JPG
57

ここまでくると
ド・モアブルの定理


P7060057.JPG
58

もう一回 
ド・モアブルの定理

P7110001.JPG
59

題意を見ると


実数に なる 最小の

自然数 


自然数は 0を 含まない 

正の 整数であるから


P7060059.JPG
60

一番初めに

虚部が 0 になる 偏角は パイ


12分の nパイ が パイに成る

最小の 自然数は

n=12

P7060060.JPG
61
代入したら

P7060061.JPG
62
答えは -64

P7060062.JPG
63


これは 

相反方程式


P7060063.JPG
64


偶数次の 相反方程式は

2乗で割って


P7060064.JPG
65

下準備を

P7060065.JPG
66

こんな感じに 変形してですよ

2次 方程式にして 解くと

P7060066.JPG
67

0または 2cosΘ


P7060067.JPG
68

(2)は

(1)の答えより


2cosΘの時

辺々 Zを かけて

P7060068.JPG
69

Zを 解くと

P7060069.JPG
70

プラス・マイナス


P7060070.JPG
71

つまり こんな感じなんですが

下側は

極形式が

コサイン サインの 連結が -

になってるので


P7060071.JPG
72


負角の公式で

補正すると


Zは

こんなになるですよ

P7060072.JPG
73

これを 与式に 代入して

ド・モアブル の定理を 使うと


P7060073.JPG
74


虚部は   0 になるので


P7060074.JPG
75

=2cos(nΘ)


z+1/z=0の時は


P7060075.JPG
76

Θが パイ/2 の時 0になるのだから

Θ=π/2 を 代入して

nを 変えていくと

P7060076.JPG

77

こんな感じで

P7060077.JPG
78


まとめると こうです

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おつかれさまです。

( 晴れ部屋へ 家庭菜園と ざっかや

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