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複素数と複素数平面 実数 a、b および、虚数単位 i に対し z=a+bi で表される数を複素数といいます。 参照 a を実部、b を虚部といいますが、実部をx軸、虚部をy軸に取り 座標平面上で複素数を表したものを複素数平面といいます。 図のように、点 (a, b) が a+bi を表します。 このとき、原点から点 (a, b) 距離までの距離を r、ベクトル (a, b) のx 軸からの回転角を θ と すると、z=a+bi は、 z=r(cosθ+isinθ) と書けます。 r をこの複素数の絶対値、θを偏角といいます。ただし、ここでは簡単のため、r を長さと呼ぶことにします。 オイラーの公式により、 z=reiθ と書くと、複素数どうしの掛け算、割り算、べき乗などを容易に計算できます。 実数 a,b,c,d に対し、 x=a+bi=reiθ y=c+di=seiφ の2つの複素数を
孤独の7の答え 問題 解答 まずすぐにわかるのは、C=0であることと、KL=10、P=9であることです。 次に、Bに除数をかけた P□□ が、9□□ であることに注目します。 7に除数をかけた GHJ も3桁であるのですが、もし、Bが7以下であれば、 G=9となり、その下のKが0になってしまいます。 したがって、Bは8か9なのですが、AやDは、除数をかけて4桁になっているので、 B=8,A=D=9 とわかります。 ここで商は97809とわかります。 8に除数をかけて 9□□ となるような除数は、113~124の範囲の数です。 次に、BCD×(除数)がKLMNEF と6桁になっていることに注目します BCD(=809)にかけて6桁になるような数は、113~124の範囲では124だけです。 よって、除数は124、被除数は、124×97809=12128316 と決まります。 「算数・数学」の部
角の2等分線の定理 定理 △ABCにおいて、∠Aの2等分線とBCの交点をDとするとき BD:DC=AB:AC が成り立つ。 証明 点Cを通り、ABに平行な直線と、ADの交点をEとします。 このとき、 ∠BAE=∠CEA (錯角) より、 ∠CEA=∠CAE(=∠BAE) となり、△ACEは、AC=CE の二等辺三角形となります。 一方、△ABDと△ECDが相似であることより BD:DC=AB:CE よって、AC=CE より、 BD:DC=AB:AC が成り立ちます。 算数・数学の部屋に戻る
ベクトルの外積 2つのベクトル a=(xa、ya、za)、b=(xb、yb、zb) に対して、aとbの外積a×bを以下のように定義する。 a×b=(yazb-ybza、zaxb-zbxa、xayb-xbya) c=a×b、d=b×a とするとき、以下の性質がある。 1.c・a=0、c・b=0 2.c=-d 3.cの向きは、aをbに向けて、180°より小さい方の角の方向に回転させたとき、 右ネジの進む方向に向く。 aとbの角が0°または180°のときは、c=0となるので、向きは考慮外である。 4.|c| は、aとbとで作られる平行四辺形の面積に等しい。 応用:平行四辺形の面積 これを応用して、xy平面上での2つのベクトル a=(xa、ya)、b=(xb、yb) で形成される平行四辺形の面積は、|xayb-xbya| で表される。 とくにaとbの位置関係によって、絶対値内の正負を下図のように決
漸化式と特性方程式に関する考察 疑問 なぜ、特性方程式で、漸化式が解けるのか? <隣接2項漸化式> 特性方程式 漸化式 an+1=ban+c に対して、x=bx+c を特性方程式という。 解説 もとの漸化式が an+1-α=b(an-α) の形になれば、an-α が等比数列になるので、まず、この形にすることを 目指す。上式のカッコをはずして、 an+1=ban-bα+α 係数を比較して、 c=-bα+α α=bα+c となり、αは方程式 x=bx+c の解となる。 つまり、特性方程式の解を、もとの漸化式の両辺から引くと、等比数列を 導ける。 <隣接3項漸化式> 特性方程式 漸化式 an+2=ban+1+can に対して、x2=bx+c を特性方程式という。 解説 もとの漸化式を an+2-αan+1=β(an+1-αan) の形にすることを考えます。カッコをはずして、 an+2=(α+β)
チェバの定理・メネラウスの定理 三角形ABCの辺BC,CA,AB上に点D,E,Fをとり、線分AD,BE,CFが1点Gで交わるとき、以下の等式が成り立つ。 チェバの定理の証明 図のように、a=△BCG、b=△CAG、c=△ABG とします。 AF/BF=b/a、BD/CD=c/b、CE/AE=a/c より、 (AF/BF)(BD/CD)(CE/AE)=(b/a)(c/b)(a/c)=1 メネラウスの定理の証明 図のように、a=△BCG、b=△CAG、c=△DCG とします。 AF/BF=b/a、BC/CD=a/c、DG/AG=c/b より、 (AF/BF)(BC/CD)(DG/AG)=(b/a)(a/c)(c/b)=1 チェバの定理の拡張形 点Gが△ABCの外にあるときも、成り立ちます。 証明1(点Gが三角形の外角の範囲内にあるとき) EFとADの交点をHとすると、チェバの定理(基本形)より
弧度法の基礎 通常、直角を 90°と言ったり、三角形の内角の和は 180°であると 言ったりする場合の角度の単位 (°) は、一周を 360°として決められた ものです。 360 という数は、約数が多いとか、1年365日に近いので、天体や暦に便利とか それなりの長所はありました。 一方、それとは別の角度の単位(rad:ラジアン)というものが定義されました。 半径 r の円から、弧の長さが半径と同じ r になる扇形を考えます。 このときの中心角を 1rad(ラジアン)と決めます。(日本語では1弧度といいます) すると、半円の弧の長さはπr ですから、このときの弧の長さは1rad のときの π倍になっています。中心角と弧の長さは比例しますから、ここで、 180°=π rad という関係があることが分かります。 ちなみに、1rad は約 57.295…° ですが、このことはさして重要でなく、 1
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点と平面との距離の公式 公式 空間上の点(x0, y0, z0) から、平面 ax+by+cz+d=0 までの距離は |ax0+by0+cz0+d|/√(a2+b2+c2) で表される。 解説 点A(x0, y0, z0) を通り、平面 ax+by+cz+d=0 に垂直な直線の式は、 t を実数の媒介変数として、 x=at+x0, y=bt+y0, z=ct+z0 ・・・ (1) と表される。これと、平面 ax+by+cz+d=0 ・・・ (2) との交点Bは、(2) に (1) を代入して、 a(at+x0)+b(bt+y0)+c(ct+z0)+d=0 展開して、整理すると、 (a2+b2+c2)t+ax0+by0+cz0+d=0 a2+b2+c2>0 (平面の法線ベクトルの大きさ故) より、 t=-(ax0+by0+cz0+d)/(a2+b2+c2) これを、t0 とすると、直線(1)
線分の3等分 線分ABの3等分点を、定規とコンパスで作図する方法を、たくさん見つける。 垂線を引く、中点を取る、垂直二等分線を引く、角の二等分線を引く、平行線を引く 30°を含む直角三角形を描く、またそれを利用して、1:2:√3 の比を作る は、既知のものとして、その作図方法は省略し、補助線も描いていません。 方法1 ABを1辺とする正方形を3つ図のように描き Aから対角線ACを引き、ABを含む正方形との 交点をDとし、DからABに下ろした垂線の足Eが 3等分点のひとつとなります。
関数電卓で三角関数を使う 最近は、Excel などの表計算ソフトで計算することが多いですが、 関数電卓はなんと言っても、手のひらサイズ。 しかも桁数も実務上遜色ないとなれば、使いこなさない手はない! 角度の設定 まず、角度の単位を設定する必要があります。 角度の単位とは、degree(度:1周が360度)、rad(ラジアン:1周が2π)のことです。 (ほかに grad というのもありますが、まず使いません) 微分するとか、サイクロイドを描くとか、テーラー展開するとかいうことでなければ、 degree が使い慣れていていいでしょう。単位の設定は、電卓のマニュアル参照。 どうしても rad しか使えないなどの場合は、 角度(degree)=角度(rad)÷π×180 角度(rad)=角度(degree)÷180×π で、変換しましょう。 三角関数の計算のしかた 関数電卓で三角関数が正しく計算さ
角の三等分 大工道具の差し金を使って、任意の角の三等分線を引きます。 用意するもの:差し金、鉛筆 準備:差し金には図のように、印を付けておきます。 差し金の幅をdとしています。 手順:
順列と組合せ 順列 (例題) A,B,C,D,E の5枚のカードから3枚取り出し、横1列に並べます。 並べ方は何通りあるでしょうか? (例題答え) 1枚目に並べるカードの選び方は、A,B,C,D,E の5通りあります。 そのそれぞれについて、2枚目に並べるカードの選び方は、1枚目に選ばなかった 残りの4枚のカードの数だけあるので、4通りあります。 よって、1枚目、2枚目までの並べ方は、 5×4=20(通り) あります。さらに、そのそれぞれの並べ方について、3枚目に並べるカードの選び方は 1枚目、2枚目で選ばなかった残りの3枚のカードの数だけあるので、3通りあります。 よって、3枚を取り出し並べるときの並べ方は、 5×4×3=60(通り) 答え 60通り 一般にn個の区別できるものの中から、r個を取り出して1列に並べることを n個のものからr個とった順列 といい、その並べ方を nPr で表し
Excel の行列計算による連立方程式の解き方 消去法との比較 例題 次の連立方程式を解きます。 解説 この方程式は、行列を使って、以下のように書けます。 ここで、 とおくと、方程式の解、x、y、z は、Aの逆行列を用いて のように、求められます。 以下に、この計算を Excel を使って行う手順を示します。 Excel による手順 行列Aと、右辺の行列を入力します。 D列は空けなくてもいいですが、区別しやすいように空けてあります。 行列Aの逆行列を入れたい場所を、マウスでドラッグ(左ボタンを押したままマウスを移動する)して、反転させます。 この状態で、 =MINVERSE(A1:C3) A1:C3 は行列Aを入れた範囲です。 と入力して、(まだ確定ではありません) SHIFTキーと、CTRLキーを同時に押しながら、Enter キーを押します。 SHIFTキーと、CTRLキーを同
定理一覧 円を含む図形 方べきの定理 トレミーの定理 シムソンの定理 シュタイナーの定理 アルハゼンの定理 ニュートンの定理 九点円の定理 フォイエルバッハの定理 ターレスの定理 パスカルの定理 アポロニウスの定理 ブリアンショの定理 ブラマーググプタの定理 ヒポクラテスの定理 カントルの定理 清宮の定理 刈屋の定理 オーベルの定理 カルノーの定理 ターナーの定理 その他の図形 チェバの定理 メネラウスの定理 パップスの定理 パップスの定理3 スチュワートの定理 中線定理 ピタゴラスの定理 モーレーの定理 エルコスの定理 デザルグの定理 キエペルトの定理 角の二等分線の定理 図形以外 三角関数の加法定理 「算数・数学の部屋」に戻る
mを実数とする。Oを原点とする座標平面上で、放物線y=x2 とその曲線上にある2点 A(a,ma+1)、B(b,mb+1) (a<0<b) を考える。 (1) 2点A,Bのx座標a,bは、mを用いて a=(m-√D)/[A]、 b=(m+√D)/[B] と表される。ここで、Dの式は D=m2+[C] である。 (2) 線分ABとy軸の交点の座標を(0,c)とおくと、c=[D]である。 (3) さらに、3点O,A,Bを頂点とする三角形OABの面積Sをa,bを用いて表すと、 S=(1/2)[E] である。 ただし、[E]には、次の(0)~(5)の中から適切なものを選びなさい。 (0)a+b (1)a-b (2)b-a (3)a2+b2 (4)a2-b2 (5)b2-a2 また、mを用いてSを表すと S=([F]/[G])√(m2+[H]) であるから、Sが最小となるのは、m=[I]のときであり
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