千葉大学 理学研究科 基盤理学専攻 数学・情報数理学コース 2016年8月実施 専門 A2
Author
祭音Myyura (co-authored with GPT 6 Astra)
Description
−1<x<1 に対して
f(x)=∫0xt4−1dt,F(x)=∫0xf(t)dt
と定める。
(1) f(x) を求めよ。
(2) F(x) を求めよ。
(3) F の原点での Taylor 展開と収束半径を求めよ。
(4) D={(x,y):x2+y2<1/2} における φ(x,y)=f(x2+y2) の極値を求めよ。
题目描述
对 −1<x<1,定义 f(x)=∫0xdt/(t4−1)、F(x)=∫0xf(t)dt。
(1) 计算 f。
(2) 计算 F。
(3) 求 F 在原点的 Taylor 展开及收敛半径。
(4) 求 φ(x,y)=f(x2+y2) 在圆盘 x2+y2<1/2 中的极值。
Kai
(1)
t4−11=4(t−1)1−4(t+1)1−2(t2+1)1.
従って
f(x)=41log1+x1−x−21arctanx.
(2)
(1) を積分して定数を F(0)=0 で決めると
F(x)=41log1−x21+x2+4xlog1+x1−x−2xarctanx.
(3)
∣t∣<1 で 1/(t4−1)=−∑n≥0t4n。二回項別積分して
F(x)=−n=0∑∞(4n+1)(4n+2)x4n+2.
元の幾何級数の収束半径は 1 で、項別積分で変わらないので、求める収束半径も 1。
(4)
0≤s<1/2 では f′(s)=1/(s4−1)<0。従って f(x2+y2)≤f(0)=0 であり、等号は (x,y)=(0,0) のときのみ。
また
∇φ=(x2+y2)4−12(x,y)
より、他の臨界点はない。従って唯一の極値は原点における極大値 0(最大値でもある)であり、極小値は存在しない。