数学ナビゲーター掲示板
(現在 過去ログ2 を表示中)

HOME HELP 新規作成 新着記事 トピック表示 発言ランク ファイル一覧 検索 過去ログ

[ 最新記事及び返信フォームをトピックトップへ ]

■17827 / inTopicNo.1)  積分(不等式の証明)
  
□投稿者/ satsuma 一般人(48回)-(2006/10/05(Thu) 23:39:44)
    あらかじめx√(x^2+1)+log{x+√(x^2+1)}の微分が2√(x^2+1)が前問で計算されており、
    0≦x≦1で連続な関数g(x)について、
    ∫[0→π]xg(sinx)dx=π∫[0→π/2]g(sinx)dx の等式が証明されていることを前提とした問題なのですが、

    3<∫[0→π]x√{1-(sinx)^3}dx<4を証明せよ。必要ならば3<π<3.2, 2.7<e<2.8を用いてもよい

    という問題で、とりあえず、0≦x≦1なので、
    √{1-(sinx)^2}≦√{1-(sinx)^3}≦√{1-(sinx)^4} から、
    xcosx≦x√{1-(sinx)^3}≦xcosx√{1+(sinx)^2}
    としてみたのですが、上手く積分できず、躓いてしまいました。
    この不等式が悪いのだと思うのですが、ほかに思いつかず、行き詰ってしまいました。
    どなたか、ご教授お願い致します。
引用返信/返信 [メール受信/OFF] 削除キー/
■17828 / inTopicNo.2)  Re[1]: 積分(不等式の証明)
□投稿者/ KINO 軍団(129回)-(2006/10/05(Thu) 23:51:25)
    2006/10/06(Fri) 00:36:22 編集(投稿者)

    No17827に返信(satsumaさんの記事)

    satsuma さんの方法で OK です。

    まず,0≦x≦π なので,cosx は負になりえますから,√{1-(sinx)^2}=|cosx| の絶対値を無条件にはずすことはできません。

    √{1-(sinx)^2}≦x√{1-(sinx)^3} については,g(u)=√(1-u^2) とおくことにより,
    ∫[0→π]xg(sinx)dx=π∫[0→π/2]g(sinx)dx を利用すると,0≦x≦π/2 では cosx≧0 なので,∫[0→π/2]g(sinx)dx=1 がわかります。よって左側の不等式は証明できます。

    右側の不等式については,今度は g(x)=x√(x^2+1)+log{x+√(x^2+1)} とおいて,
    ∫[0→π]x√{1-(sinx)^4}dx=∫[0→π]xg(sinx)dx=π∫[0→π/2]g(x)dx となり,
    やはり 0≦x≦π/2 では cosx≧0 なので,この段階で g(sinx)=cosx√{1+(sinx)^2} と変形します。
    また,f(x)=x√(x^2+1)+log{x+√(x^2+1)} とおくと,合成関数の微分法と前問の結果より,df(sinx)/dx=2cosx√{1+(sinx)^2}=2g(sinx) となるので
    ∫[0→π/2]g(sinx)dx={f(sinx)/2}[x=0,π/2]={f(1)-f(0)}/2={√2+log(1+√2)}/2 を得ます。
    1+√2<1+1.5=2.5<2.7<e より,√2+log(1+√2)<√2+1<2.5. 2.5*π/2<2.5*3.2/2=4 なのでこれで不等式が示されました。

引用返信/返信 [メール受信/OFF] 削除キー/
■17846 / inTopicNo.3)  Re[2]: 積分(不等式の証明)
□投稿者/ satsuma 一般人(49回)-(2006/10/06(Fri) 23:05:26)
    どうもありがとうございました。
    範囲の関係から、簡単に絶対値をはずせないんでしたね。。忘れておりました。
    また、合成関数の微分のところも、cosx√{1+(sinx)^2}が出てきてどうやって積分するのかなと手をこまねいていました。
    有難うございました。
解決済み!
引用返信/返信 [メール受信/OFF] 削除キー/



トピック内ページ移動 / << 0 >>

このトピックに書きこむ

過去ログには書き込み不可

Mode/  Pass/

HOME HELP 新規作成 新着記事 トピック表示 発言ランク ファイル一覧 検索 過去ログ

- Child Tree -
Edit By 数学ナビゲーター