アットランダム≒ブリコラージュ

「転ぶな、風邪ひくな、義理を欠け」(長寿の心得...岸信介) /「食う、寝る、出す、風呂」(在宅生活4つの柱)

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問題9632(友人問)

pを素数、nを正の整数とするとき、
(p^n)!pで何回割り切れるか。





























































解答

・わたしの

p^nまでには、p^n, p^(n-1),…,p^2,p が含まれているので
Σ(1〜n) k=n(n+1)/2 回割れますね ^^


浅はかでしたぁ ^^; Orz
(鍵コメT様からのご指摘グラッチェ〜m(_ _)m〜)


*再考〜^^;

p^n,…,p^n-p,…,p^n-2p,…,p^n-(p-1)*p…,1の積なので

p^n/p+(p^n-p)/p+…+(p^n-(p-1)*p)/p
=p*p^(n-1)-(1+2+…+(p-1))
=p^n-p(p-1)/2 個

になるのでしたのね ^^;v


アホでした…^^;;

*再々考...
題意は,p^nまでにpの因数はいくつあるかということでしたわ
so
p^n/p+p^(n-1)/p+…+p/p
=p^(n-1)+p^(n-2)+…+1
=(p^n-1)/(p-1)個

でしたのねぇ ^^;; Orz〜

わたしのは
((p^n)!)! の個数だったのかいな…?


・鍵コメT様からのもの Orz〜

私は次の考え方が好みです.
例えば81!なら,
81!=(3*1)・(3*2)・(3*3)・…・(3*27)*(3で割り切れない整数)
=(3^27)*27!*(3で割り切れない整数).
27!に同様の手法を用い,以下繰り返して,
81!
=(3^27)*(3^9)*9!*(3で割り切れない整数)
=(3^27)*(3^9)*(3^3)*3!*(3で割り切れない整数)
=(3^27)*(3^9)*(3^3)*(3^1)*1!*(3で割り切れない整数).
これが3で割り切れる回数は,27+9+3+1.

この手法は,(p^n)!でなくても使えて,
N!が素数pで割れる回数は,
[N/p]+[N/p^2]+[N/p^3]+[N/p^4]+…
となることがわかります.

*了解☆

ちなみに,
((p^n)!)!がpで割れる回数は,(p^n)!/p以上であり,
そこそこ大きいp,nに対しては,p^nよりずっと大きくなります.

*たしかに…^^;
イメージ 1
ジミー大西さんの作品☆

問題9631・・・http://jukensansu.cocolog-nifty.com/bunya/2015/11/2014-25bc.html ;
より 引用 Orz〜

2辺の長さが 10cm、20cm の長方形のタイルがたくさんあります。これらのタイルで長方形の壁をすき間がないようにしきつめます。たとえば、縦 30cm、横 20cm の壁の場合、タイルのしきつめ方は、
のように、全部で 3通り あります。
このとき、次の問に答えなさい。
(1)縦 30cm、横 40cm の壁の場合、タイルのしきつめ方は全部で何通りありますか。
(2)縦 30cm、横 60cm の壁の場合、タイルのしきつめ方は全部で何通りありますか。

(灘中学 2014年)
























解答

ことはそんなに単純じゃなかったのねぇ^^;
答えは…


・鍵コメT様からのもの Orz〜

中学入試では使えませんが,
こういう問題では漸化式を利用するのが常道と言えると思います.

10cm単位で考え,縦3,横2の置き方を以下のように名付けます.

11
22
33
をA,

12
12
33
をB,

11
23
23
をC.

縦3,横2nの場合について,
右端に縦置きがある敷き詰め方の数をa[n],
右端に縦置きがない敷き詰め方の数をb[n]とします.

a[n+1]について,a[n]+b[n]通りの置き方にBまたはCを付け加えるか,
a[n]通りの置き方から右端の縦置きを除き,そこに横置きを2つはめて,
残りを横置きと縦置きでカバーすることで置き方が作れるので,
a[n+1]=2(a[n]+b[n])+a[n]=3a[n]+2b[n].

b[n+1]について,a[n]+b[n]通りの置き方にAを付け加えて作れるので,
b[n+1]=a[n]+b[n].

この漸化式から,順次求めていくことができます.
(a[1],b[1])=(2,1)より,
(a[2],b[2])=(8,3),
(a[3],b[3])=(30,11).

なお,a[n]+b[n]の一般項(当然b[n+1]でもありますが)を求めると,
((2+√3)^n)*(1+1/√3)/2+((2-√3)^n)*(1-1/√3)/2
という,とんでもない式になりますが,
実はこれは,(2+√3)^nの展開結果p+q√3に対するp+qです.

(例)
2+√3→2+1=3
(2+√3)^2=7+4√3→7+4=11
(2+√3)^3=26+15√3→26+15=41.

また,a[n]が欲しければ,b[n+1]-b[n]から機械的に求められます.


*漸化式の発想は万能の気がするも…わたしの頭は余り論理的じゃないようで…
どうも苦手...^^;
ジミー大西の作品☆

問題9630・・・http://jukensansu.cocolog-nifty.com/bunya/2015/11/post-bb30.html より 引用
Orz〜

イメージ 1

図の正方形において、緑部分から黄色部分を引いた面積は何c㎡ですか。
ただし、曲線はすべて円の一部です。

(明治大学付属明治中学 2012年)


















































































解答

・わたしの

緑=□-{2(○/12-(○/6-△))+□-(○/6+△)+○/8}
黄=□-(○/6+△)

緑-黄=(9/24)○-□=4^2*(9π/24-1)
=2.84 cm^2

になったけど…^^


最初の式だけで

緑=□-{2(○/12-黄)+黄+○/8}
から
緑-黄=□-○*(1/6+1/8)
として求められるのでした…^^;
(鍵コメT様ご指摘グラッチェ〜m(_ _)m〜)

計算は上の式が合ってれば ^^;...数値を代入するだけです…Orz〜



こんな式を見つけられるのが凄いわねぇ ^^;v

画像:https://ja.wikipedia.org/wiki/アルキメデス より Orz〜

https://ja.wikipedia.org/wiki/円周率が22/7より小さいことの証明 より Orz〜

円周率が22/7より小さいことの証明
有名な数学的事実であるところの、円周率 π が 227 より小さいことの証明は、古代ギリシアアルキメデスに始まり、何通りも与えられている。本項では、そのうちの一つで、微分積分学の初等的なテクニックのみを用いる、近年に発見された証明を扱う。この証明は、その数学的な美およびディオファントス近似の理論との関係によって、現代数学においても注目されてきた。スティーヴン・ルーカスは、これをπ の近似に関する最も美しい結果の一つ」と呼び、ジュリアン・ハヴィルは、円周率の連分数近似の議論を終える際に「この結果に言及せざるを得ない」と述べた上で証明を示している。・・・
この証明の評価方法は一般化され、円周率の値を計算する系統的な方法になっている。
証明
証明の概略は非常に簡潔に述べられる。
0<\int_0^1 \frac{x^4(1-x)^4}{1+x^2} \, dx=\frac{22}{7} -\pi
より、π は 227 よりも小さい。
この積分の計算は、1968年ウィリアム・ローウェル・パトナム数学競技会の最初の問題として出題された。

被積分関数の分母と分子が共に非負であることから、この積分の値が正であることは直ちに分かる。よって、あとはこの積分の値を、有理関数の標準的な積分の手順に従って求めればよい。

\begin{align}0 &<\int_0^1 \frac{x^4(1-x)^4}{1+x^2} \, dx \\&=\int_0^1 \frac{x^4-4x^5+6x^6-4x^7+x^8}{1+x^2} \, dx \\&=\int_0^1 \left( x^6-4x^5+5x^4-4x^2+4-\frac{4}{1+x^2}\right) \, dx \\&=\left[ \frac{x^7}{7} -\frac{2x^6}{3} +x^5 -\frac{4x^3}{3} +4x-4\arctan{x} \, \right]_0^1 \\&=\frac{1}{7} -\frac{2}{3} +1-\frac{4}{3} +4-\pi \\&=\frac{22}{7} -\pi\end{align}


*wolframalphaでこのx^4*(1-x)^4/(1+x^2) を描かせてみた ^^

イメージ 1
イメージ 2

直ちに得られる円周率の評価
Dalzell は1944年の論文で、この積分に言及し、被積分関数の分母に x = 1 を代入すると下からの評価が、x = 0 を代入すると上からの評価が得られると指摘した。すなわち、
\frac{1}{1260} =\int_0^1 \frac{x^4 (1-x)^4}{2} \, dx<\int_0^1 \frac{x^4 (1-x)^4}{1+x^2} \, dx<\int_0^1 \frac{x^4 (1-x)^4}{1} \, dx=\frac{1}{630}
であり、これより円周率 π の評価として
\frac{22}{7} -\frac{1}{630} <\pi <\frac{22}{7} -\frac{1}{1260}
を得る。十進小数で表現すると 3.1412… < π < 3.1420… となる。これらの評価値の誤差は、0.015% 未満である。・・・」

*マチンの式と同じ発想から見つけられたんだろうか知らん…?
https://ja.wikipedia.org/wiki/マチンの公式 より Orz〜
\arctan(x) =  \sum_{n=0}^{\infin} \frac{(-1)^n}{2n+1} x^{2n+1} = x - \frac{1}{3}x^3 + \frac{1}{5}x^5 - \frac{1}{7}x^7 + \frac{1}{9}x^9 - \cdots
に、 x = 1 を代入して得られる級数(ライプニッツの公式
{\pi \over 4} =  \sum_{n=0}^{\infin} \frac{(-1)^n}{2n+1} = 1 - \frac{1}{3} + \frac{1}{5} - \frac{1}{7} + \frac{1}{9} - \cdots
は、見た目は綺麗な公式であるものの非常に収束が遅いことで知られる。しかし、 x を十分小さくとれば見た目の綺麗さは多少損なわれるが、それなりに速く収束する級数が得られる。実際、シャープは x = 1√3 を用い、円周率を小数点以下 71 桁まで計算した。
ジョン・マチンは、さらに収束性をよくするために逆正接関数 arctan(x) の関係式を考え、グレゴリ級数と結びつけて、とても収束の速い級数を得た。この公式を発見したマチン自身も円周率を 100 桁まで求めることに成功した。マチンの公式や、似たような arctan(x) を用いた公式は、1970年代算術幾何平均などが用いられるようになるまでは円周率の計算に用いられ計算競争に貢献した。

マチンの公式は三角関数の公式をそのまま用いて証明できる。
 \tan(a) = {1 \over 5}
を満たす a をとる。二倍角公式を、二度用いることによって
 \tan(2a) = {2 \tan(a) \over 1-\tan^2(a)} = {5 \over 12}
 \tan(4a) = {120 \over 119}
さらに加法定理により
 \tan \left(4a - {\pi \over 4}\right) = {1 \over 239}
したがって
4a -{\pi \over 4} = \arctan \left({1 \over 239}\right)
 4 \arctan \left( \frac{1}{5} \right) - \arctan \left( \frac{1}{239} \right) = {\pi \over 4}

*アクロバティックなことを考えられるものねぇ ^^;

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