• ベストアンサー
※ ChatGPTを利用し、要約された質問です(原文:微分方程式について)

微分方程式問題:f(x)を求めよ

FT56F001の回答

  • ベストアンサー
  • FT56F001
  • ベストアンサー率59% (355/599)
回答No.6

f(x)=A(x)e^(-x)sinx とおいてA(x)の性質を調べてみます。  (f(x)+f'(x))sinx=f(x)cosx に代入します。 f'(x)=A'(x)e^(-x)sinx - A(x)e^(-x)sinx + A(x)e^(-x)cosx f(x)+f'(x)=A'(x)e^(-x)sinx + A(x)e^(-x)cosx ですから, 微分方程式左辺=A'(x)e^(-x)(sinx)^2 + A(x)e^(-x)cosx*sinx 微分方程式右辺=A(x)e^(-x)sinx*cosx より,A'(x)e^(-x)(sinx)^2=0 となります。ここでe^(-x)>0なので割ってよいのですが, sinxは0かもしれません。すなわち, A'(x)(sinx)^2=0 となります。ほとんどの点でA'(x)=0なので, A(x)は定数だといいたいところですが, x=0,π,2π,3π・・・のsinx=0となる点ではA'(x)の値が規定されません。 すなわち,A(x)は区分的に定数で,x=0,π,2π,3π・・・で ジャンプしてもよい,というのが私の理解です。 例えば,符号関数{sgn(y)=+1 y>0,sgn(0)=0,sgn(y)=-1 y<0}を使って A(x)=sgn(sin x)とおいた解,  f(x)=e^(-x)|sin x| も,広い意味の解になります。 x=0,π,2π,・・・でグラフが折れ曲がるため, 通常の意味の微分はできませんが, 微分係数は有界なので,sin(x)を掛けると0になります。

knsf_it_mp
質問者

お礼

詳しい説明ありがとうございます。 様々な意見を参考に,もう一度自分で考えてみたいと思います。 どうも有難うございました.

関連するQ&A

  • 連立微分方程式に関して

    連立微分方程式は以下の二つです。 y"+z"+y-az'=0 ・・・1 y"-2z'+y+2az=0  ・・・2 境界条件は以下になります。 y'(0)=1 z'(0)=a y(0)=0 z(0)=1 aは実定数になります。 自分なりに解いたんですが、ものすごく答えがいやな感じになったので 正しいのか分からないのですが、ご教授いただけないでしょうか? 因みに、自分が考えた多分合ってないであろう回答は以下になります。 2'+2*1より、 y"'+2y"+2y'+2y=0 解いて y=C1*cosx+C2*sinx+C3*e^(-2x)・・3 y'=-C1*sinx+C2*cosx-2*C3*e^(-2x) y"=-C1*cosx-C2*sinx+4*C3*e^(-2x)・・4 3,4を2に代入して、 z'-az=5/2*C3*e(-2x) これを解くと、 y=e^(ax) - 5/2*1/(2+a)*C3*e^(-2x) 境界条件より、 x=sinx y=1 になりました。

  • 微分方程式の解き方を教えてください

    Y''+Y=x*sin2xとY''-4Y'+4Y=4e^(3x)-2sinxの解放を教えてください 答えはY=C1sinx+C2cosx+1/3sin2x+4/9cos2x Y=C1e^(2x)+C2xe^(2x)+4e^(3x)-6/25sinx-8/25cosx となる様なのですが度のようにもって行くのかが分かりません教えてもらえないでしょうか?

  • 最大値と最小値の求めかた

    0≦x≦πにおいて、関数f(x)=sin2x+a(sinx+cosx)の最大値、最小値を求める問題です。 aは正の定数とします。 f'(x)=2cos2x+a(cosx-sinx) =2(cos^2x -sin^2x)+a(cosx-sinx) =2(cos-sinx)(cosx+sinx)+a(cosx-sinx) =(cosx-sinx)(2cosx+2sinx+a) までは分かりました。 sinx+cosx=√2sin(x+45) sinx-cosx=√2sin(x-45) ですが、 ・cosx-sinxはどのように考えればいいのですか? (2cosx+2sinx+a) は(2√2sin(x+1/4π)+a)と表すことはできましたが cosx-sinxがわかりません。 この後どのように考えればいいのでしょうか?

  • 三角関数の方程式がわかりません.教えてください.

    三角関数の方程式がわかりません.教えてください. 角度は弧度法を用いるとして 「sin2x+sinx=0を満たすxの値を求めよ.」 という問題がわかりません 倍角の公式により,sin2x=2sinx*cosxなので 与式⇒2sinx*cosx+sinx=0   ⇒sinx(2cosx+1)=0 よって,sinx=0またはcosx=-1/2を満たすxを求めると (πは整数とする)x=nπ,2π/3+2nπ,4π/3+2nπ だと思ったのですが, 答えには (2nπ+1)π,2π/3+2nπ,4π/3+2nπ とありました. なぜx=nπ(動径が0またはπのところ)ではなく(2nπ+1)π(動径がπのところ)なのですか?

  • 数学IIIの微分の問題がわかりません。

    数学IIIの微分の問題がわかりません。 大学の物理で高校数学の復習をやっているのですが、 以下に記載する問題がよくわかりません。 ヒントで構いませんのでどなたか詳しく教えてください。 1 分数関数y=bx+c/x+aのグラフは、点(1,3)を通り2直線x=-1、y=4を漸近線に持つという。定数a、b、cの値を求めて、そのグラフを描け。 →これはさっぱりわかりません・・・。 2 y=√1+cosxの第2次導関数を求めよ。 →y'=1/2(1+cosx)^-1/2-sinxは合っていると思いますが、ここからどのように計算すればよいのかわかりません。 3 xの関数u、vの第2次導関数が存在するとき、(usinv)"を求めよ。 →これもさっぱりです。これはけっこう難しいらしく周りのみんなもできていないようでした。 4 y=x+√1-x^2の最大値、最小値を求めよ。 →y'=1+1/2√1-x^2-2xとなるのですが、y'=0をどう求めるかがわかりません。 よろしくお願いします。

  • 微分による不等式の証明

    x>0のとき sinx + cosx > 1+x-x^2 が成り立つことを証明したいのですが・・。 まず、f(x)=sinx + cosx -(1+x-x^2)とおいて f(x)'=cosx-sin-1+2x f(x)''=-sinx-cosx+2 となってしまい、答えに詰まってしまいました。 sinx+cosx=2ってあるんでしょうか?

  • 関数の微分について

    x>0のときに以下のことを証明せよ (以下では、>=は以上の意味、f'(x)は関数f(x)をxについて一回微分したとします) sinx > x-x^3/6 という問いについてなのですが、 左辺ー右辺=sinx - (x-x^3/6)として f(x) = sinx - (x-x^3/6) = sinx - x + x^3/6 として、 f'(x) = cos - 1 + x^2/2 f''(x) = -sinx +x f'''(x) = -cosx + 1 となる。このとき、 -1+1 <= -cosx +1 <= 1+1より f'''(x) >=0となる。従って、f''(x) は増加関数なので、f''(0) = 0よりx>0において、f''(x) > 0となる。 f''(x) >0 より、f'(x)は増加関数となり、f'(0)=0からf'(x) > 0となる。 f'(x) >0 より、f(x)は増加関数となり、f(0)=0からf(x) > 0となる。 従って、 f(x) = sinx - (x-x^3/6) >0となり、 sin x > x - x^3/6となる でいいとは思うのですが、これでいいですか? 何かほかのいい方法はありますか? また解答としておかしい部分はありますか?細かいところでもいいので指摘お願いいたしまする

  • 数IIの三角関数の問題

    数IIの三角関数の問題 次の3つの問題が分かりません。 解説をお願いします。 1、関数 y=cos2x-sinx(0≦x<2π) の最大値と最小値を求めよ。 また、与えられた実数aに対して、方程式 cos2x-sinx=a(0≦x<2π)の解の個数を求めよ。 2、45°≦θ≦135°のとき、関数f(θ)=3(sinθ)^2+4√3sinθcosθ-(cosθ)^2の最大値と最小値を求めよ。 3、aを定数とする。xについての方程式 (cosx)^2+2a(sinx)-a-1=0 の 0≦x≦2π における異なる実数解の個数を求めよ。

  • 微分方程式が解けません・・・。

    f(x)=x{df(x)/dx}-ax^n です。f(x)の一般解がわかりません。 a,nは定数です。 よろしくお願いします。

  • 完全微分方程式は、平ら?

    完全微分方程式についてなのですが、zの全微分dzが0。このとき関数z = f(x,y)はもとから変化のない定数関数といえるので dz=0 ならば z = C(Cは任意定数) …と本には解説が書いてあるのですが、f(x,y)=zが定数ということは、xy平面に平行な平面ということでしょうか? よろしくお願いします。