日記2

自然演繹を積極的に用いたい.

更新世の日本列島

① 現在から約260万年前から1万年前までを,地質学では更新世と呼ぶ.

② 考古学では,この更新世旧石器時代という.

③ また,旧石器時代氷河時代ともいわれている.

④ 旧石器時代の日本列島は,大陸と陸続きだった.

⑤ 大陸から日本列島へマンモス,ヘラジカ,ナウマンゾウ,トウヨウゾウ,オオツノジカが渡ってきた.

古代から中世にかけての世界観

① 古代の人々は,自分たちの身の回りに限定した狭い世界観だった.

② 紀元前3世紀頃,エラトステネスがエジプトのアレクサンドリアで,地球の大きさを計測した.当時,地球は丸いと考えられていた.

③ 中世ヨーロッパでは,キリスト教支配下にありながらも,イスラムの知識が普及して,地球について正確な理解が進んで行った.

練習 38 97項

 a,b,c,......:実数パラメタ

 放物線:y=x^2-4x

 x軸方向:+2

 y軸方向:-1

の平行移動をしたとき,放物線の方程式を求めよ.

☆ 関数と方程式

 パラメタのグラフという意味で両者は同じものである.しかし,関数は∀-除去( x),∃-仮定( y)により点をパラメタ化するのに対して,方程式は,∃-仮定( xとy),点の指定すなわち点 (x,y)により点を走らせる,という違いがある.

(解答の方針)

① 平方完成

 y=x^2-4x  ∃-仮定

 =(x+\frac{-4}{2})^2-\displaystyle\frac{(-4)^2-0}{4}=(x-2)^2-4

② 平行移動

 y=(x-2)^2-4の頂点は点(2,-4)である.これを条件から平行移動すると点(4,-5)に移る.

 したがって,求める放物線の方程式は

 y=(x-4)^2-5  ∃-除去

である.

☆ 感想

 グラフもベクトルの平行移動のように自由に動かせる,ということがわかった.

例 32 88項

 a,b,c,......:パラメタ(実数)

とする.このとき,次の関数の値を求めよ.

 y=x+2  ( -1≤x <  2)

(解答の方針)

 y:=x+2  ∃-仮定( yについて)

に対して,反射的閉包の性質より

 -1≤x <  2  ∀-除去

i.e.  -1≤x\leftrightarrow x <  2 

i.e.  x=-1\leftrightarrow x <  2

と成る.したがって

 y=1  ( x=-1) ∃-除去,∀-導入

を得る.

例 20 51項

 a,b,c,......:パラメタ

とする.

問題 省略

(解答の方針)

 縦の長さ:x cm  ∃-仮定

 横の長さ:2x cm    ∃-仮定

 高さ:5 cm

 容積:1.5 L

☆  1\mathrm{mL}=1\mathrm{cm}^3

単位は省略して計算をする.縦の長さと横の長さは x,2xと置いた,と解釈されたい.このとき,次のような方程式を立て xについて解く.

 (x-10)(2x-10)×5=1500

i.e.  (x-10)(2x-10)=300

i.e.  2x^2-30x-200=0

i.e.  x^2-15x-100=0

i.e.  (x+5)(x-20)=0

であるから

 x=-5 ∃-除去

 x=20 山積(「または」でも「かつ」でもない)

である.いま,面積を求めているので x >  0より x=20を得る.

 したがって

 縦の長さは20 cm

 横の長さは40 cm

がわかる.

 

 

 

練習10 39項

 a,b,c,......:束縛変数

 \bar{a},\bar{b},\bar{c},......:パラメタ

(1) 

 0 <  \bar{a} <  2  ∃-仮定

に対して

 \sqrt{\bar{a}^2+2\bar{a}+1}-\sqrt{\bar{a}^2-6\bar{a}+9}=\sqrt{(\bar{a}+1)^2}-\sqrt{(\bar{a}-3)^2}

 =|\bar{a}+1|-|\bar{a}-3|

とくに

 |\bar{a}+1|≥0 i.e.  |\bar{a}+1|=0  反射的閉包の性質

 |\bar{a}-3|≥0 i.e.  |\bar{a}-3|=0

である.このとき,絶対値を外すために以下のような方程式を立てれば

 \bar{a}+1=0 i.e.  \bar{a}=-1

 \bar{a}-3=0 i.e.  \bar{a}=3

を得る.しかし,これらは仮定 0 <  \bar{a} <  2に反するので,絶対値が0に成ることはない.したがって,この問題は絶対値の性質から棄却される.

(2)

 \bar{x}:=\displaystyle\frac{2\bar{a}}{1+\bar{a}^2}  ∃-仮定

 \displaystyle\frac{\sqrt{1+\bar{x}}-\sqrt{1-\bar{x}}}{\sqrt{1+\bar{x}}+\sqrt{1-\bar{x}}}=\frac{\sqrt{1+\displaystyle\frac{2\bar{a}}{1+\bar{a}^2}}-\sqrt{1-\displaystyle\frac{2\bar{a}}{1+\bar{a}^2}}}{\sqrt{1+\displaystyle\frac{2\bar{a}}{1+\bar{a}^2}}+\sqrt{1-\displaystyle\frac{2\bar{a}}{1+\bar{a}^2}}}

 いま

 \sqrt{1+\displaystyle\frac{2\bar{a}}{1+\bar{a}^2}}=\sqrt{\displaystyle\frac{1+\bar{a}^2}{1+\bar{a}^2}+\displaystyle\frac{2\bar{a}}{1+\bar{a}^2}}=\sqrt{\displaystyle\frac{\bar{a}^2+2\bar{a}+1}{\bar{a}^2+1}}=\displaystyle\frac{|\bar{a}^2+1|}{\sqrt{\bar{a}^2+1}}

を考える.このとき

 |\bar{a}^2+1|≥0 i.e.  |\bar{a}^2+1|=0  反射的閉包の性質

である.このような等式をみたすものを発見するために方程式

 \bar{a}^2+1=0

を立てれば \bar{a}^2=-1を得る.そして

 \bar{a}^2=-1 i.e.  \bar{a}=+\sqrt{-1}  (問題の条件 a >  0)

であるがしかし, \sqrt{-1}は実数ではないので,この問題は棄却される.