応用数学 II No.9 解答 1. (1) Cn [ ]0 1 ∫π −1 ∫ 0 −inx −1 e−inx −inx = f (x) e dx = e dx = 2π −π 2π −π 2π −in −π 0 (n : 偶数) 1 1 (1 − e−inπ ) = (1 − (−1)n ) = i 2πin 2πni − (n : 奇数) nπ ∞ i ∑ 1 f (x) = − e(2m+1)ix π m=−∞ 2m + 1 = (2) [ ]π 1 ∫ π −inx 1 e−inx −1 −1 e dx = = (einπ − 1) = ((−1)n − 1) 2π 0 2π −in 0 2πni 2πni (1) より 1 ∫π 1 Cn = f (x) e−inx dx = (1 − (−1)n ) 2π −π πni f (x) = − 2. y = ′′ y =− ∞ 2i ∑ 1 e(2m+1)ix π m=−∞ 2m + 1 ∞ ∑ a0 + (am cos mx + bm sin mx) とすると 2 m=1 ∞ ∑ m2 (am cos mx + bm sin mx) となる。定数項 : m=1 a0 2 ω = 0 より a0 = 0 2 cos nx の項 : −n2 an + ω 2 an = 0 より an = 0 sin nx の項 : 1 ≤ n ≤ N のとき −n2 bn + ω 2 bn = Cn より bn = N < n のとき、−n2 bn + ω 2 bn = 0 より bn = 0. 一方, cos ωt と sin ωt は y ′′ + ω 2 y = 0 の解である。 y(t) = N ∑ n=1 ω2 Cn sin nt + D1 cos ωt + D2 sin ωt. − n2 ω2 Cn . − n2 予備問題: 3 (1) z = e 4 πi = cos 34 π + i sin 34 π = √12 (−1 + i) ( ( ) √ ) √ √ (2) β = |z| = 1 + 3 = 2 より z = 1 + 3i = 2 12 + i 23 = 2 cos π3 + i sin π3 = π 2e 3 i . 2
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