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2025年7月24日

正の数の累乗根の大小関係

 正の数やその整数乗の累乗根$\sqrt[n]{a}$の大小関係は以下のようになります。
正の数$a$と自然数$n$について
\begin{align*}&\begin{cases}0<a\leqq\sqrt[n]{a}<1&(0<a<1)\\[1em]a=\sqrt[n]{a}=1&(a=1)\\[1em]1<\sqrt[n]{a}\leqq a&(1<a)\end{cases}\\ &0<a<1, 1<aのときの等号成立条件はn=1\end{align*}
正の数$a$と$m<n$である自然数$m, n$について
\begin{cases}\sqrt[m]{a}<\sqrt[n]{a}&(0<a<1)\\[0.5em]\sqrt[m]{a}=\sqrt[n]{a}=1&(a=1)\\[0.5em]\sqrt[m]{a}>\sqrt[n]{a}&(1<a)\end{cases}
正の数$a$と自然数$n$、$p<q$である整数$p, q$について
\begin{align*}0<a<1&\ \Rightarrow&&\left\{\begin{aligned}&\begin{cases}1<\sqrt[n]{a^p}&(p<0)\\[0.5em]\sqrt[n]{a^p}=1&(p=0)\\[0.5em]0<\sqrt[n]{a^p}<1&(p>0)\end{cases}\\[0.5em]&\sqrt[n]{a^p}>\sqrt[n]{a^q}\end{aligned}\right.\\[1em]a=1&\ \Rightarrow&&\sqrt[n]{a^p}=\sqrt[n]{a^q}=1\\[1em]1<a&\ \Rightarrow&&\left\{\begin{aligned}&\begin{cases}0<\sqrt[n]{a^p}<1&(p<0)\\[0.5em]\sqrt[n]{a^p}=1&(p=0)\\[0.5em]1<\sqrt[n]{a^p}&(p>0)\end{cases}\\[0.5em]&\sqrt[n]{a^p}<\sqrt[n]{a^q}\end{aligned}\right.\end{align*}
正の数$a$と自然数$m, n$、整数$p, q$について
\begin{align*}0<a<1&\ \Rightarrow&&\begin{cases}\sqrt[m]{a^p}>\sqrt[n]{a^q}&(np-mq<0)\\[0.5em]\sqrt[m]{a^p}=\sqrt[n]{a^q}&(np-mq=0)\\[0.5em]\sqrt[m]{a^p}<\sqrt[n]{a^q}&(np-mq>0)\end{cases}\\[1em]a=1&\ \Rightarrow&&\sqrt[m]{a^p}=\sqrt[n]{a^q}=1\\[1em]1<a&\ \Rightarrow&&\begin{cases}\sqrt[m]{a^p}<\sqrt[n]{a^q}&(np-mq<0)\\[0.5em]\sqrt[m]{a^p}=\sqrt[n]{a^q}&(np-mq=0)\\[0.5em]\sqrt[m]{a^p}>\sqrt[n]{a^q}&(np-mq>0)\end{cases}\end{align*}
$a<b$である正の数$a, b$と自然数$n$について
\[\sqrt[n]{a}<\sqrt[n]{b}\]
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2025年7月10日

正の数の累乗・整数乗の大小関係

 正の数の累乗・整数乗の大小関係は以下のようになります。
$0<a<1$である正の数$a$と整数$p$について
\begin{cases}1<a^p&(p<0)\\[0.5em]a^p=1&(p=0)\\[0.5em]0<a^p<1&(p>0)\end{cases}
$a=1$である正の数$a$と整数$p$について、$p$にかかわらず常に
\[\large a^p=1\]
$1<a$である正の数$a$と整数$p$について
\begin{cases}0<a^p<1&(p<0)\\[0.5em]a^p=1&(p=0)\\[0.5em]1<a^p&(p>0)\end{cases}
正の数$a$と$p<q$である整数$p,q$について
\begin{cases}a^p>a^q&(0<a<1)\\[0.5em]a^p=a^q=1&(a=1)\\[0.5em]a^p<a^q&(1<a)\end{cases}
$a<b$である正の数$a,b$と整数$p$について
\begin{cases}a^p>b^p&(p<0)\\[0.5em]a^p=b^p&(p=0)\\[0.5em]a^p<b^p&(p>0)\end{cases}
なぜこれらが成り立つのでしょうか?
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2025年7月3日

べき乗とは? ③有理数乗

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2025年6月27日

累乗根とは? 累乗根の計算法則

 累乗根とは、自然数$n$と任意の数$a$について、$n$乗して$a$になる数の総称です。

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2025年6月23日

べき乗とは? ②整数乗(0乗、負の整数乗への拡張)

 累乗は、指数が自然数のべき乗のことでした。
この指数の範囲は、整数全体に拡張することができます。
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2025年6月17日

べき乗とは? ①累乗(自然数乗)

 べき乗とは、
\[\large a^n\]
という形で書き表される計算のことです。
$a$のことを、添え字の$n$のことを指数といいます。
本記事では、べき乗の基本である累乗がどのような計算であるのかについて解説します。
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2025年6月13日

三角形の頂点の位置を求める(三角関数・測量)

点Aを原点としたときの点Cの位置は?
「平坦な土地に上図のように三角形にブロックを敷き詰めた。
この三角形の各頂点を上図のように$\text{A, B, C}$とすると、辺$\text{AB}$の長さは$15\text{m}$、辺$\text{BC}$の長さは$6\text{m}$、辺$\text{AB}$は北方向から時計回りに$45°$の角をなし、内角$\text{ABC}$は南側に開いていて$75°$であった。
頂点$\text{A}$の位置を基準としたとき、頂点$\text{C}$は頂点$\text{A}$から北または南方向へ何$\text{m}$、東または西方向へ何$\text{m}$の位置にあるかを求めよ。」
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2025年6月4日

定積分の性質 King Property

 定積分の性質にKing Propertyと呼ばれるものがあります。
これは
\[\large\int_a^b{f(x)}dx=\int_a^b{f(a+b-x)}dx\]
が成り立つというものです。

なぜこれが成り立つのでしょうか?

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2025年5月30日

多項式の因数分解公式

 本記事では、以下の因数分解公式
\begin{align*}xy+x+y+1&=(x+1)(y+1)\\[1em]xy-x-y+1&=(x-1)(y-1)\\[1em]a^2+b^2+c^2+2ab+2bc+2ca&=(a+b+c)^2\\[1em]a^3+b^3+c^3-3abc&=(a+b+c)(a^2+b^2+c^2-ab-bc-ca)\end{align*}
が因数分解の基本である共通因数の括りだしによって導き出せることを確かめてみます。
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2025年5月29日

xの3次式の因数分解公式

 $x$の3次式の因数分解公式には以下のようなものがあります。
\begin{align*}x^3+3ax^2+3a^2x+a^3&=(x+a)^3\\[1em]x^3-3ax^2+3a^2x-a^3&=(x-a)^3\\[1em]x^3+a^3&=(x+a)(x^2-ax+a^2)\\[1em]x^3-a^3&=(x-a)(x^2+ax+a^2)\end{align*}
これらは$x$の2次式の因数分解公式と同様に、因数分解の基本の共通因数の括りだしによって導き出すことができます。
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2025年5月28日

xの2次式の因数分解で使う因数分解公式

 $x$の2次式の因数分解で利用する因数分解公式には
\begin{align*}x^2+(a+b)x +ab&=(x+a)(x+b)\\[1em]x^2+2ax+a^2&=(x+a)^2\\[1em]x^2-2ax+a^2&=(x-a)^2\\[1em]x^2-a^2&=(x+a)(x-a)\\[1em]acx^2+(ad+bc)x +bd&=(ax+b)(cx+d)\\[1em]a^2x^2+2abx+b^2&=(ax+b)^2\\[1em]a^2x^2-2abx+b^2&=(ax-b)^2\\[1em]ax^2-b^2&=(ax+b)(ax-b)\end{align*}
があります。

これらの公式は、因数分解の基本である共通因数の括りだしによって導き出すことができます。

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2025年5月26日

x^2の係数が1以外のxの2次式の因数分解(たすき掛け)

 $x^2$の係数が$1$以外の$x$の2次式
\[\large px^2+qx+r\quad(p,q,r:実数;p\neq1)\]
はどのようにして$x$の1次式同士の掛け算の形まで因数分解すればよいでしょうか?
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2025年5月23日

x^2の係数が1のxの2次式の因数分解

 $x^2$の係数が$1$の$x$の2次式
\[\large x^2+px+q\quad(p,q:実数)\]
はどのようにして$x$の1次式同士の掛け算の形まで因数分解すればよいのでしょうか?
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2025年5月16日

多項式の因数分解とは?

 多項式の因数分解とは、1つの多項式を複数の整式(単項式や多項式)の掛け算の形で表すことです。これは、1つの多項式を展開式とみて、展開前の状態に戻すことでもあります。
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2025年5月14日

式の展開とは?(分配法則、乗法公式)

 整式(単項式または多項式)と多項式の掛け算を単項式の和、すなわち1つの多項式にすることを式を展開する、できた多項式のことを展開式といいます。

式の展開はどのように行うのでしょうか?

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2025年5月4日

二項定理とは?

 二項定理とは、2項式の累乗を展開した多項式の各項の係数に関する定理のことで、$(a+b)^n$(ただし、$a\neq0$かつ$b\neq0$)という2項式の自然数$n$乗を展開したとき、
\begin{align*}\large(a+b)^n&\large={_n\text{C}_0}a^n b^0+{_n\text{C}_1}a^{n-1} b^1+{_n\text{C}_2}a^{n-2} b^2+\cdots\\ &\large\quad+{_n\text{C}_{n-2}}a^2 b^{n-2}+{_n\text{C}_{n-1}}a^1 b^{n-1}+{_n\text{C}_n}a^0 b^n\end{align*}
$\sum$をもちいれば
\[\large (a+b)^n=\sum_{k=0}^n{{_n\text{C}_k}a^{n-k} b^k}\]
と表せるという定理のことです。

また、$a^{n-k}b^k$(ただし、$0\leqq k\leqq n$)の係数は${_n\text{C}_k}$であるという定理でもあり、${_n\text{C}_k}$のことを二項係数といいます。

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2025年4月29日

自己交叉する多角形の辺がつくる角の大きさの和を求める

赤く示した角の和は?
「上の5本の辺のうち2本が互いに交わっている図形の赤く示した角の大きさの和を求めよ。」
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2025年4月27日

等差数列の第n部分和の極限(等差級数)

無限等差数列のすべての項の和を等差級数(あるいは無限等差級数)といい、第$n$部分和の$n$を限りなく大きくしたときの極限によって求めることができます。
すなわち、初項$a$、公差$d$の等差級数は
\[\sum_{n=1}^\infty\bigl\{a+(n-1)d\bigr\}=\lim_{n\to\infty}\frac{n}{2}\bigl\{2a+(n-1)d\bigr\}\]
により求められます。
これが発散するか収束するかは初項$a$と公差$d$によって決まります。
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2025年4月26日

等比数列の第n部分和の極限(等比級数)

 無限等比数列のすべての項の和を等比級数(あるいは無限等比級数)といい、第$n$部分和の$n$を限りなく大きくしたときの極限によって求めることができます。
すなわち、初項$a$、公比$r$(ただし、$a\neq0,r\neq0$)の等比級数は
\[\sum_{n=1}^\infty{a r^{n-1}}=\left\{\begin{array}{l}\displaystyle\lim_{n\to\infty}\frac{a(1-r^n)}{1-r}&(r\neq1)\\[0.5em]\displaystyle\lim_{n\to\infty}na&(r=1)\end{array}\right.\]
により求められます。
これが発散するか収束するかは公比$r$によって決まります。
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2025年4月23日

第n部分和の極限(級数)

 無限数列のすべての項の総和は、第$n$部分和を利用して求めます。
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2025年4月22日

初項0または公比0の等比数列は存在するか?

 等比数列には、初項が$0$のものや公比が$0$のものは存在するでしょうか?
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2025年4月21日

等比数列の項はnが大きくなるとどうなるか?(等比数列の極限)

 等比数列の一般項は
\[a_n=a r^{n-1}\quad(a:初項,r:公比,n:自然数)\]
と表せます。(ただし、$a\neq0,r\neq0$)
$n$が大きくなっていくと等比数列の項はどうなるでしょうか?
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2025年4月18日

一般項が等差数列と等比数列の積となっている数列の第n部分和

 一般項が等差数列の一般項と等比数列の一般項の積となっている数列の第$n$部分和はどのように求めることができるでしょうか?
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2025年4月15日

階差数列とは?

階差数列
 階差数列とは、ある数列の隣り合う項の差にあらわれる数列のことです。
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2025年4月14日

数列の途中の項からの部分和

「次の部分和を求めよ。

(1)初項が$3$、公差が$4$の等差数列の第$5$項から第$10$項までの和

(2)初項が$-3$、公比が$2$の等比数列の第$3$項から第$7$項までの和」
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2025年4月10日

自然数の平方数・立方数を小さい順に並べた数列の第n部分和

 自然数の平方数を小さい順に並べた数列の初項から第$n$項までの総和(第$n$部分和)は
\[\large\sum_{k=1}^n{k^2}=\frac{n(n+1)(2n+1)}{6}\]
自然数の立方数を小さい順に並べた数列の第$n$部分和は
\[\large\sum_{k=1}^n{k^3}=\left\{\frac{n(n+1)}{2}\right\}^2\]
となります。
なぜこのように表すことができるのでしょうか?
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2025年4月6日

1からnまでの自然数の和(自然数を小さい順に並べた数列の第n部分和)

 $1$から$n$までの自然数をすべて足し合わせると、その和$S$は
\[\large S=\frac{n(n+1)}{2}\]
となります。
この式を2通りの方法で導いてみます。
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2025年4月4日

Σをもちいた数列の和の表し方(部分和)

 数列のある項から別のある項までのすべての項の和のことを部分和といい、特に初項から第$n$項までの和のことを第$n$部分和といいます。
数列$\{a_n\}$の第$n$部分和は、例えば$S_n$というように文字でおくことがありますが、$\sum$をもちいて
\[\large\sum_{k=1}^n{a_k}\]
というように表すこともできます。
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2025年3月26日

等比数列の和

 初項$a$、公比$r$の等比数列の初項から第$n$項までの和は
$r=1$のとき
\[\large na\]
$r\neq1$のとき
\[\large\frac{a(1-r^n)}{1-r}\ \text{or}\ \frac{a(r^n-1)}{r-1}\]
で求めることができます。
なぜこれらの式で等比数列の和が求められるのでしょうか?
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等差数列の和

 初項$a$、公差$d$の等差数列の初項から第$n$項までの和は
\[\large\frac{n}{2}\bigl\{2a+(n-1)d\bigr\}\]
初項$a$から末項$l$までの$n$個の項の和は
\[\large\frac{n}{2}(a +l)\]
で求めることができます。
なぜこれらの式で等差数列の和が求められるのでしょうか?
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2025年3月23日

等比数列とは?

等比数列
 等比数列とは、隣接する項の比が一定である数列のことです。
例えば、
\[3,9,27,81,273,\cdots\]
という$3$に$3$を掛けた回数が小さい順に並べた数列は等比数列の1つです。
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等差数列とは?

等差数列
 等差数列とは、隣接する項の差が一定である数列のことです。
例えば、
\[0,2,4,6,8,\cdots\]
という$0$以上の偶数を小さい順に並べた数列は等差数列の1つです。
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2025年3月21日

数列とは?

 数列とは、数を一列に並べたものです。
例えば、
\[1,2,3,4,5,\cdots\]
という自然数を小さい順に並べた数列や
\[2,-4,8,-16,32,\cdots\]
という$2$に$-2$を掛けた回数の小さい順に並べた数列があります。
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2025年3月20日

平行四辺形の成立条件

 四角形が以下の5つの中のいずれか1つの性質をもつとき、その四角形は平行四辺形となります。
  1. 2組の対辺がそれぞれ平行
  2. 2組の対辺の長さがそれぞれ等しい
  3. 2組の対角の大きさがそれぞれ等しい
  4. 1組の対辺が平行かつ長さが等しい
  5. 対角線が互いの中点で交わる
これらの四角形の性質のことを平行四辺形の成立条件といいます。
上記のいずれかの性質をもつ四角形が本当に平行四辺形となるかを確かめてみます。
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2025年3月14日

台形を対角線で分割したときにできる三角形の面積の性質

台形と対角線
 台形を対角線で分割したときにできる三角形にはどのような性質があるでしょうか?
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2025年3月8日

平行四辺形とは?

平行四辺形
 平行四辺形とは、2組の対辺がそれぞれ平行である四角形のことです。
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2025年3月5日

等脚台形とは?

等脚台形
 等脚台形はその名称が表す通り「脚の長さが等しい台形」なのですが、この特徴だけでは等脚台形を説明するものとして不十分です。
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2025年3月2日

台形とは?

台形
 台形とは、少なくとも1組の対辺が平行である四角形のことです。
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2025年2月21日

逆関数とは?

 関数とは、ある変数の値1つに対して別の変数のただ1つの値が対応するような規則で定められた関係のことでした。(対応元の変数を独立変数、対応先の変数を従属変数といいます。)
もし、ある関数の独立変数の値と従属変数の値が入れ替わったような対応規則によって定められた関数が存在するとき、その関数のことを逆関数といいます。
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2025年2月11日

2つの平面が平行であるとは?

平面α, βが平行
2つの平面$α$と$β$が平行であるとは、平面$α$と$β$がどこまで延長しても交わらないことをいいます。
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2025年2月10日

三垂線の定理とは?

三垂線の定理
 平面$α$上にない点$\text{P}$から平面$α$へ垂線をおろし、その足を$\text{H}$とします。
点$\text{H}$から平面$α$上の直線$l$へ垂線をおろし、その足を$\text{Q}$とします。
このとき、直線$\text{PQ}$は直線$l$に垂直となります。これを三垂線の定理といいます。
この定理は命題の形では
\[\large \text{PH}\perp\alphaかつ \text{QH}\perp l\Rightarrow \text{PQ}\perp l\]
のように書きます。

なぜこれが成り立つのでしょうか?

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2025年2月6日

2つの平面が垂直であるとは?

平面αと平面βが垂直
 2つの平面$α$と$β$が垂直であるとは、一方の平面上の交線以外の点から交線へ垂線をおろしたときにその垂線がもう一方の平面に垂直であることです。
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2025年2月2日

カントールの対角線論法

 カントールの対角線論法は、例えば自然数集合と区間$[0,1)$の実数全体の集合の全要素を1対1対応させることができるかを確かめるときにもちいる証明方法のことです。
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2025年1月22日

関数とは?

 関数とは、ある対応関係のことをいいます。
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2025年1月18日

反比例のグラフは双曲線か?

 反比例$y=\dfrac{a}{x}$($a:$定数、$a\neq0$)のグラフは双曲線なのでしょうか?
$y=\dfrac{a}{x}$のグラフを適当に回転移動させると双曲線の方程式になることを確かめてみます。
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2025年1月11日

関数のグラフの回転移動

 関数$y=f(x)$のグラフをある点を中心に反時計回りに$θ$だけ回転移動させたとき、移動後のグラフの方程式はどのように表せるでしょうか?
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2025年1月6日

座標平面上の点の回転移動

 座標平面上の点$\text{A}$をある点を中心に反時計回りに$φ$だけ回転移動させたとき、移動後の点の座標はどのように表せるでしょうか?
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