Skip to content

東京工業大学 情報理工学院 情報工学系 2019年度 午前 1.

Author

Miyake

Description

Kai

1)

a)

\[ \begin{aligned} \begin{vmatrix} 3 & -1 \\ 2 & 5 \end{vmatrix} &= 3 \cdot 5 - 2 \cdot (-1) \\ &= 17 \end{aligned} \]

b)

\[ \begin{aligned} \begin{vmatrix} 2 & -1 & 0 \\ 2 & 3 & -1 \\ 1 & -2 & -1 \end{vmatrix} &= (-6+1) - (4+2) \\ &= -11 \end{aligned} \]

c)

\[ \begin{aligned} \begin{vmatrix} 1 & 1 & 1 & 1 \\ 1 & -1 & x & 2 \\ 1 & 1 & x^2 & 4 \\ 1 & -1 & x^3 & 8 \end{vmatrix} &= 6(x+1)(x-1)(x-2) \end{aligned} \]

2)

\(W^\perp\) に属するベクトルを \((x,y,z,w)^T\) とすると、 \((1,1,0,1)^T\) と直交することから \(x+y+w=0\) でなければならず、 \((0,1,-1,0)^T\) と直交することから \(y-z=0\) でなければならない。 よって、 \(W^\perp\) の基底としては、例えば、

\[ \begin{aligned} \begin{pmatrix} 1 \\ 0 \\ 0 \\ -1 \end{pmatrix} , \ \ \begin{pmatrix} 1 \\ -1 \\ -1 \\ 0 \end{pmatrix} \end{aligned} \]

がある。

3)

a)

\[ \begin{aligned} f^{(1)}(x) = \frac{1}{1+x} \end{aligned} \]

b)

\[ \begin{aligned} f^{(2)}(x) &= -\frac{1}{(1+x)^2} \\ f^{(3)}(x) &= \frac{2}{(1+x)^3} \\ f^{(4)}(x) &= - \frac{3 \cdot 2}{(1+x)^4} \\ &\cdots \end{aligned} \]

より、 \(k = 1, 2, \cdots\) について

\[ \begin{aligned} f^{(k)}(x) &= \frac{(-1)^{k+1} (k-1)!}{(1+x)^k} \end{aligned} \]

がわかる。

c)

\(f(0)=0\) であり、 \(k=1,2, \cdots\) について

\[ \begin{aligned} f^{(k)}(0) &= (-1)^{k+1} (k-1)! \end{aligned} \]

であるから、 \(f(x)\) のマクローリン展開は

\[ \begin{aligned} f(x) &= \sum_{k=1}^\infty \frac{(-1)^{k+1} (k-1)!}{k!} x^k \\ &= \sum_{k=1}^\infty \frac{(-1)^{k+1}}{k} x^k \end{aligned} \]

である。

よって、

\[ \begin{aligned} g(x) &= f \left( -x^2 \right) \\ &= \sum_{k=1}^\infty \frac{(-1)^{k+1}}{k} \left( -x^2 \right)^k \\ &= \sum_{k=1}^\infty \frac{-1}{k} x^{2k} \end{aligned} \]

がわかる。

したがって、 \(n \geq 1\) について \(x^n\) の項の係数は、 \(n\) が奇数のときは \(0\) であり、 \(n\) が偶数のときは \(-2/n\) である。

4)

\(X\)\(0\) かつ \(Y\)\(0\) である確率は

\[ \begin{aligned} P_X(0) P_{Y|X}(0|0) = p(1-q) \end{aligned} \]

であり、 \(X\)\(1\) かつ \(Y\)\(0\) である確率は

\[ \begin{aligned} P_X(1) P_{Y|X}(0|1) = (1-p)q \end{aligned} \]

であるから、求める確率は、

\[ \begin{aligned} P_{X|Y}(1|0) &= \frac{(1-p)q}{p(1-q)+(1-p)q} \\ &= \frac{(1-p)q}{p+q-2pq} \end{aligned} \]

である。