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■30491 / inTopicNo.1)  fが(a-1,b+1)や(a,b)で微分可能なら∫[a to b]2f(x)f'(x)dx=(f(b))^2-(f(a))^2?
  
□投稿者/ miwa 一般人(4回)-(2008/01/05(Sat) 00:48:04)
    [問]実数a,bをa<bとする。
    (1) fが(a-1,b+1)で微分可能である時、
    ∫[a to b]2f(x)f'(x)dx=(f(b))^2-(f(a))^2
    (2) fが(a,b)で微分可能である時、
    ∫[a to b]2f(x)f'(x)dx=(f(b))^2-(f(a))^2
    の真偽判定をせよ。

    [(1)の解]
    (a-1,b+1)で微分可能だから区間[a,b]でも積分可能?(このような言い方は正しいで
    しょうか?)
    ∫f(x)f'(x)dxを求めて見ると
    ∫2f(x)f'(x)dx=2∫f(x)f'(x)dx=2(f(x)f(x)-∫f'(x)f(x)dx) (∵部分積分法)
    ∴4∫f(x)f'(x)dx2(f(x))^2
    ∴2∫f(x)f'(x)dx=(f(x))^2
    ∴∫2f(x)f'(x)dx=(f(x))^2
    ∴∫[a to b]2f(x)f'(x)dx
    =[(f(x))^2][a to b]
    =(f(b))^2-(f(a))^2
    よって 真。

    [(2)の解]
    これは広義積分なので
    ∫[a to b]2f(x)f'(x)dx=lim[(c,d)→(a,b)]∫[c to d]2f(x)f'(x)dx
    =lim[(c,d)→(a,b)][(f(x))^2][c to d]
    =lim[(c,d)→(a,b)]((f(d))^2-(f(d))^2)
    =(f(b))^2-(f(a))^2
    よって 真。


    となったのですがこれで正しいでしょうか?

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■30492 / inTopicNo.2)  Re[1]: fが(a-1,b+1)や(a,b)で微分可能なら∫[a to b]2f(x)f'(x)dx=(f(b))^2-(f(a))^2?
□投稿者/ らすかる 付き人(95回)-(2008/01/05(Sat) 01:00:02)
http://www10.plala.or.jp/rascalhp
    (2) lim[c→a]f(c)=f(a) とは言えないのでは?
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■30505 / inTopicNo.3)  Re[2]: fが(a-1,b+1)や(a,b)で微分可能なら∫[a to b]2f(x)f'(x)dx=(f(b))^2-(f(a))^2?
□投稿者/ miwa 一般人(5回)-(2008/01/06(Sun) 03:15:04)
    有難うございます。

    > (2) lim[c→a]f(c)=f(a) とは言えないのでは?

    そうですね。仰る通りです。(2)は偽ですね。
    、、、という事は(2)はどのように解答すればよろしいのでしょうか?
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■30506 / inTopicNo.4)  Re[3]: fが(a-1,b+1)や(a,b)で微分可能なら∫[a to b]2f(x)f'(x)dx=(f(b))^2-(f(a))^2?
□投稿者/ らすかる 付き人(99回)-(2008/01/06(Sun) 03:43:47)
http://www10.plala.or.jp/rascalhp
    偽ならば反例を一つ作って左辺と右辺の値が一致しないことを示せばよいと思います。
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■30572 / inTopicNo.5)  Re[4]: fが(a-1,b+1)や(a,b)で微分可能なら∫[a to b]2f(x)f'(x)dx=(f(b))^2-(f(a))^2?
□投稿者/ miwa 一般人(6回)-(2008/01/07(Mon) 05:56:44)
    ご回答有難うございます。

    > 偽ならば反例を一つ作って左辺と右辺の値が
    > 一致しないことを示せばよいと思いま
    > す。

    a=1,b=2とし、f(x):=1/(x-1)(x-2)
    なるものを考えて見るとこのf(x)は(a,b)で微分可能で

    f'(x)=(-2x+3)/(x-1)^2(x-2)^2

    f'(x)=0の時,x=3/2
    よって
    f(x)はx=3/2で極大値-4をとりx=1,x=2を漸近線とする曲線となる。
    従って,
    ∫[1 to 2]2f(x)f'(x)dx=lim[(c,d)→(1,2)]∫[c to d]2f(x)f'(x)dx
    =lim[(c,d)→(1,2)]∫[c to d]2f(x)f'(x)dx
    =lim[(c,d)→(1,2)]((f(d))^2-(f(c))^2)
    =lim[(c,d)→(1,2)](1/(d-1)^2(d-2)^2-1/(c-1)^2(c-2)^2)
    から先に進めません。
    ここからどうなりますでしょうか?
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■30580 / inTopicNo.6)  Re[5]: fが(a-1,b+1)や(a,b)で微分可能なら∫[a to b]2f(x)f'(x)dx=(f(b))^2-(f(a))^2?
□投稿者/ らすかる 軍団(106回)-(2008/01/07(Mon) 11:32:17)
http://www10.plala.or.jp/rascalhp
    反例はもっと簡単なものにした方が良いと思います。
    例えば a=0,b=1 として
    f(x)=
    0 (x≦0)
    1 (0<x<1)
    2 (x≧1)
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■30664 / inTopicNo.7)  Re[6]: fが(a-1,b+1)や(a,b)で微分可能なら∫[a to b]2f(x)f'(x)dx=(f(b))^2-(f(a))^2?
□投稿者/ miwa 一般人(7回)-(2008/01/10(Thu) 04:34:38)
    ご回答有難うございます。


    > 反例はもっと簡単なものにした方が良いと思います。
    > 例えば a=0,b=1 として
    > f(x)=
    > 0 (x≦0)
    > 1 (0<x<1)
    > 2 (x≧1)

    ∫[a to b]2f(x)f'(x)dx=lim[(c,d)→(1+,2-)]∫[c to d]2f(x)f'(x)dx (∵広義積分の定義)
    =lim[(c,d)→(1+,2-)][2・1・0]^d_c=lim[(c,d)→(1+,2-)]0=0
    ≠4=(f(2))^2-(f(0))^2

    で上手く反例が示せました。
解決済み!
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