「数列の極限・関数の極限」に関する質問と回答
問題は、次の無限級数は収束するか。収束するなら、その和をもとめよ。 (sinx+sin2乗x)+(sin3乗x+sin4乗x)+(sin5乗x+sin6乗X)+・・・・・。 このもんだいが全然わかりません。
水野%助っ人です。 ・・・こりゃまた変な級数ですね。 でも、よく見てください。( )内の右なら右だけを見ていったら、順番に sin^{2}x 倍ずつになっているでしょう?? そう、実はこれ、初項が sinx+sin^{2}x 、公比が sin^{2}x の無限等比級数に なっているんです。収束するための条件は次のどちらかでしたから、 # もし忘れているなら教科書や参考書で確認してください! 1:初項が0 2:公比が−1より大きく1より小さい (これ以外の場合、発散) あとは初項・公比それぞれの三角関数を含む式、方程式・不等式を解くときのよう に変形していってみましょう。xの値によって収束したり発散したり、収束する場 合も値が何種類かになる可能性があるので、それらを1つ1つ調べていきます。 【注意】初項が0以外で公比が1の場合は、同じものが無限に足し算されるので収 束しませんよ!無限等比「数列」(1項1項)の収束と、無限等比「級数」(無限 に足したもの)をきちんと区別してください。 ===== ・・・と答えていて思ったのですが、いかにも数研の教科書傍用問題集のBやCの 問題にありそうなパターンですね。・・・と思ったら、やっぱりありました! *** 「4STEP」の92(2)でしょう?? # この本の抜粋版「4STEPセレクト」では省かれていました。 私は4STEPの問題の解説の入ったCD−ROMを持って(正確に言えば、ソフ トを自分のPCにインストールして)いるので、こっちで出力してみたんですけ ど、・・・今言ったことを、いちいち場合分けして答えを出しています。かなりい ろいろな分野の知識を要求される問題なので、ゆきさん自身が、自分はそこまでの 基礎知識がないと思ったら、とばしてもかまわない問題です。
初項a=sinx+sin2乗x 公比r=sin2乗 これは、わかりました。 1)a=0のときx=2nπ又はx=π+2nπ又はx=3/2π+2nπ この無限級数は収束し、その値は0 ここまで、考えました。 2)a=0でないとき この2)のときは、どうすれば良いのですか?
公比の条件を考えると、 -1<sin^{2}x<1 ・・・でも、こいつはよく見ると、まんなかが2乗のかたちになってますからね。 「=1」になる sinx=pm1 のとき、xの条件に直すと x=(π/2)+nπ になります が、(3/2)π+2nπ のときは「a=0」でフォローしていますから、x=(/2)+2nπ のときだけ(正の無限大に)発散、そうでないとき収束で、収束値は公式 「a/(1-r)」に代入して、約分してやります。すると、この式はx=nπのときにも成 り立ちますから、そこの部分については規則を1本化した方が、解答としてかっこ よくなりますよね??そうします。 ・・・これだけのことをしてやると、答えは以下のようになります。 x≠(π/2)+nπのとき収束し、S=sinx/(1-sinx) x=(3/2)π+2nπのとき収束し、S=0 x=(π/2)+2nπのとき発散する。 無限等比級数の収束・発散を調べるとき、初項=0は例外として最初に処理してや り、あとから出てくる|r|<1の条件よりも優先させる必要があるので注意して ください。 # 公比の部分が2とかでも、初項が0だったら・・・おお、収束だ!と考えて
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