2017年慶應大学理工|過去問徹底研究 大問3 方針の立て方 (1) いきなり範囲を考えると難しいため,まず範囲の制約を無視したを解く.その後で範囲を考える. (2) 実際に積分の計算を実行しなければならないが,の具体的な積分計算はできないため,何とかしての積分を解消する必要がある.そこで, で積分
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2017年慶應大学理工|過去問徹底研究 大問3
方針の立て方
(1)
いきなり範囲を考えると難しいため,まず範囲の制約を無視した
を解く.その後で範囲を考える.(2)
実際に積分の計算を実行しなければならないが,
の具体的な積分計算はできないため,何とかして
の積分を解消する必要がある.そこで,
で積分可能な関数
と
に対して,
で
が成り立つならば,
![Rendered by QuickLaTeX.com \left\{\min_{\left[a,b\right]}{f\left(x\right)}\right\}\int_{a}^{b}g\left(x\right)dx\leqq\int_{a}^{b}f\left(x\right)g\left(x\right)dx\leqq\left\{\max_{\left[a,b\right]}{f\left(x\right)}\right\}\int_{a}^{b}g\left(x\right)dx](data:image/png;base64,iVBORw0KGgoAAAANSUhEUgAAAlgAAAAcAQAAAACVS/wiAAAAAnRSTlMAAHaTzTgAAAAYSURBVBgZYxgFo2AUjIJRMApGwSigEAAACFAAAUWsvJcAAAAASUVORK5CYII=)
が成り立つことを利用する.この不等式は重要な不等式のためおさえておくこと.(3)
(F1)と(F2)が不等式であることから,はさみうちの原理を用いると考える.そのためにはまず
を
で表す必要がある.
であることから,積分区間を細かくちぎっていくという変形が思いつく.(4)
の絶対値記号を外すために,
の符号の変わり目で場合分け(積分区間をちぎる)をする.すると前問と同じ解法に帰着する.解答例
(1)
テ:
ト:
(2)
が偶数のとき,
の範囲で,
![Rendered by QuickLaTeX.com \therefore\left\{\min_{\left[x_k,x_{k+1}\right]}{f\left(x\right)}\right\}\int_{x_k}^{x_{k+1}}\sin{\left(\left(2n+1\right)\pi x\right)}dx\leqq a_k\leqq\left\{\max_{\left[x_k,x_{k+1}\right]}{f\left(x\right)}\right\}\int_{x_k}^{x_{k+1}}\sin{\left(\left(2n+1\right)\pi x\right)}dx](data:image/png;base64,iVBORw0KGgoAAAANSUhEUgAAAmgAAAA0AQAAAAAWR/lBAAAAAnRSTlMAAHaTzTgAAAAbSURBVEjH7cEBDQAAAMKg909tDjegAAAAgFcDD9gAAa0Y8NwAAAAASUVORK5CYII=)
ここで,
(∵
は偶数)
また,
は増加関数のため,
![Rendered by QuickLaTeX.com \min_{\left[x_k,x_{k+1}\right]}{f\left(x\right)}=f\left(x_k\right)](data:image/png;base64,iVBORw0KGgoAAAANSUhEUgAAANAAAAAWAQAAAACZbi9wAAAAAnRSTlMAAHaTzTgAAAAOSURBVBgZYxgFo4CqAAACUgABm35oiwAAAABJRU5ErkJggg==)
![Rendered by QuickLaTeX.com \max_{\left[x_k,x_{k+1}\right]}{f\left(x\right)}=f\left(x_{k+1}\right)](data:image/png;base64,iVBORw0KGgoAAAANSUhEUgAAAOYAAAAWAQAAAAD8g90PAAAAAnRSTlMAAHaTzTgAAAAOSURBVBgZYxgFo2CQAQAClAABSsOOoQAAAABJRU5ErkJggg==)
であるから,

証明終了.
(3)
,
であるから,
.

ここで,(F1)より,

(F2)より,

辺々を足して,


ここで,
より,

よって,はさみうちの原理より,

証明終了.
(4)
ナ:
解説
(1)
(
は整数)
区間
に属するならば,


よって,求める個数は
個……(答)
を順番に代入すると,

であることが分かる.
……(答)(4)
と定義すれば,(F1)と同様に,

が成り立つ.
また,

と書ける.
以上より,


が成り立つ.
一方,区分求積法の考え方を用いれば,


よって,はさみうちの原理より
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![Rendered by QuickLaTeX.com \therefore\left\{\min_{\left[x_k,x_{k+1}\right]}{f\left(x\right)}\right\}\int_{x_k}^{x_{k+1}}\sin{\left(\left(2n+1\right)\pi x\right)}dx\leqq a_k\leqq\left\{\max_{\left[x_k,x_{k+1}\right]}{f\left(x\right)}\right\}\int_{x_k}^{x_{k+1}}\sin{\left(\left(2n+1\right)\pi x\right)}dx](https://hiroacademia.jpn.com/wp/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-f36be33140d882a415e9c83b4517d00d_l3.png)
(∵








……(答)
……(答)



……(答)






