京都大学 情報学研究科 システム科学専攻 2012年8月実施 数学【II】
Author
犬 (finalized by 祭音Myyura with assistance from GPT 6 Astra)
Description
e を自然対数の底とする。
n は自然数とする。
(i) 定積分を用いて n→∞limi=1∑nn+i1 を求めよ。
(ii) ∣x∣≤1/2 において ∣log(1+x)−x∣≤x2 を示せ。
(iii) (i),(ii) を用いて n→∞limi=1∏n2(n+i)2(n+i)−1 を求めよ。
f は (0,∞) で微分可能とする。
(i) g(x)=xf(logx) を考えることにより、0<a<b に対して
eb−eaebf(b)−eaf(a)=f(c)+f′(c)
を満たす c∈(a,b) が存在することを示せ。
(ii) limx→∞[f(x)+f′(x)]=0 なら limx→∞f(x)=0 であることを示せ。
(iii) h は C3 級とする。h+h′+h′′+h(3)→0 であるが h→0 ではない例を示せ。
题目描述
问1 设 n 为自然数。(i) 用定积分求 limn→∞∑i=1n1/(n+i)。(ii) 证明 ∣x∣≤1/2 时 ∣log(1+x)−x∣≤x2。(iii) 利用前两问求 limn→∞∏i=1n[2(n+i)−1]/[2(n+i)]。
问2 设 f 在 (0,∞) 可微。(i) 通过 g(x)=xf(logx),证明对 0<a<b 存在 c∈(a,b) 使 (ebf(b)−eaf(a))/(eb−ea)=f(c)+f′(c)。(ii) 证明若 f+f′→0,则 f→0。(iii) 举一个 C3 函数 h,使 h+h′+h′′+h(3)→0,但 h 不趋于零。e 为自然对数的底。
Kai
(i) リーマン和より
i=1∑nn+i1=n1i=1∑n1+i/n1⟶∫011+tdt=log2.
(ii) ∣t∣≤1/2 では 1/(1+t)≤2 なので
∣log(1+x)−x∣=∫0x1+t−tdt≤2∫0∣x∣sds=x2.
(iii) 積を Pn とおく。(ii) より
logPn+21i=1∑nn+i1≤41i=1∑n(n+i)21≤4n1→0.
従って logPn→−21log2 であり、Pn→1/2。
(i) g′(x)=f(logx)+f′(logx)。[ea,eb] 上の平均値の定理により、g′(ξ)=[ebf(b)−eaf(a)]/(eb−ea) となる ξ∈(ea,eb) が存在する。c=logξ とすればよい。
(ii) 任意の ε>0 に対し、x≥a で ∣f(x)+f′(x)∣<ε となる a>0 を固定する。(i) より任意の b>a に対して
∣f(b)∣≤ea−b∣f(a)∣+(1−ea−b)ε.
b→∞ として limsup∣f(b)∣≤ε。ε は任意なので f(b)→0。
(iii) h(x)=sinx とすれば h+h′+h′′+h(3)=0 だが、h は零に収束しない。