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レス数: 52

概要: 面白い数学の問題を紹介して解き合うスレです 質問スレではありません 出題者が答えを知らない問題はお控えください 統計学などはスレ違い、数学以外の話題は論外です 荒らし、煽りはスルー推奨 前ス...
No.1
面白い数学の問題を紹介して解き合うスレです
質問スレではありません
出題者が答えを知らない問題はお控えください
統計学などはスレ違い、数学以外の話題は論外です
荒らし、煽りはスルー推奨

前スレ
面白い数学の問題おしえて~な 43問目

https://rio2016.5ch.net/test/read.cgi/math/1696639819/


まとめwiki

http://w.atwiki.jp/omoshiro2ch/
No.952
Σ1/kですでに発散する
No.953
>>952

そこから0が存在する自然数を除くと、収束するのかという問いです。
No.954
あ、そっか
n桁の数で条件満たすのは9^n個あって
その各逆数項は1/10^(n-1)で抑えられるから収束するね
No.955
>>954

それが収束するから答えは発散する。
私が見たのもそんな感じだったと思います。
No.956
f(x)=x^2+1とする。
自然数nに対して、f(n)の下2桁の整数をa[n]で表す。
たとえばf(1)=3,a[1]=3,f(11)=122,a[11]=22,である。
n=1,2,...について、a[n]に現れない整数をすべて求めよ。
No.957
set(range(100)) - {(x**2+1)%100 for x in range(51)}
No.958
将棋は先手必勝か、それとも後手必勝か、を答えて、
その理由を述べなさい(配点5点)。
No.959
Σ[k=1,∞] coth(kπ)/k^3 を求めよ。
No.960
加法群QやRに指数有限の真の部分群はあるか?あるならその例を与えよ。なければそれを証明せよ。
No.961
ℤ加群 D が任意の n∈ℤに対して n 倍写像 D → D が全射となるとき divisible とよぶ。
f ∈ Hom( D, ℤ/nℤ ) をとると楯列が n 倍写像、横列が f である可換図式
 
 D → ℤ/nℤ
 ↓   ↓
 D → ℤ/nℤ
 
において右縦は 0 だから D→D→ℤ/nℤも 0、しかし D→D は全射だから f は 0。
No.962
a,b,c,d∈(0,1/4)∩Q
a,bとc,dは2元集合として異なるとする

(1)
このような組(a,b,c,d)で
sin(πa)sin(πb)=sin(πc)sin(πd)
となるものは存在しないことを示せ
(2)
このような組(a,b,c,d)で
cos(πa)cos(πb)=cos(πc)cos(πd)
となるものは存在しないことを示せ
(3)
このような組(a,b,c,d)で
tan(πa)tan(πb)=tan(πc)tan(πd)
となるものは有限組であることを示せ
No.963
>>960

QやRから有限群への写像を考えたらいいでしょ
いくらでも割れるから0射しかない
No.964
>>961

あこれこれ
No.965

>>880


>>924

図からいって3°の倍数で、ありうるのは9°か12°
∠BED=18°+33°=51°
∠CED=9°+15°=24°なら、
∠ECD=90°-24°=66°
∠EBD=90°-51°=39°
∠BEC=180°-(66°+39°)=75°
∠CED=12°+15°=27°なら、
∠ECD=90°-27°=63°
∠BEC=180°-(63°+39°)=78°
9°より12°かなぁ.
∴∠ACE=12°
No.966
(a^2+b+44)(a^2+3b+1)=2520
を満たす正整数の組(a,b)をすべて求めよ。
No.967
>>959

7π^3/180

一般にB[k]をベルヌーイ数とすると
Σ[k=1,∞] coth(πk)/k^(4n-1)
= -(1/2) (2π)^(4n-1) Σ[k=0,2n] (-1)^k B[4n-2k] B[2k] / ((4n-2k)!(2k)!)
No.968
以下の条件(ア)(イ)をともに満たす数列{a[n]}を求めよ。

(ア)すべての正の整数nに対して、a[n]は0≦a[n]≦6を満たす整数である。
(イ)Σ[k=1,∞] a[n]/7^k = 3/8
No.969
3/8=2/7×7/6+2/49×49/48
=2/7×(Σ1/7^k)+2/49×(Σ1/7^(2k))
=0.242424…(7進表記)

よってa[2k-1]=2,a[2k]=4 (k≧1)
No.971
負でない実数全体からなる集合をSとおく。
関数 f:S→S であって任意の x,y∈S に対して次を満たすものを全て求めよ
・f(x)+f(y)≦f(x+y)
・f(x)f(y)≦f(xy)
・f(x)^f(y)≦f(x^y)
※ただし、0^0=1 と定義する。
No.972
第1式でy=0としてf(0)=0を得る
第3式でx=y=0として1≦f(1) 特にf(1)≠0
第2式でx=y=1としてf(1)≦1 よってf(1)=1

第1式でx=y=1/2としてf(1/2)≦1/2
第2式でx=y=1/√2として(f(1/√2))≦f(1/2)^(1/2)
これらと第3式より
f(1/2)^(1/2)≦f(1/2)^f(1/2)≦f(1/2^(1/2))≦f(1/2)^(1/2)
最左辺と最右辺が等しいので実はすべて等号
よって特にf(1/2)=1/2

同様に任意の自然数nでf(1/n)=1/n
第2式でx=1/n,y=naとしてf(na)≦nf(a)
第1式からnf(a)≦f(na)なのでf(na)=nf(a)
特に任意の有理数qでf(q)=q

第1式よりa≦bのときf(a)≦f(a)+f(b-a)≦f(b)
よってf(x)は単調
実数を両側から有理数で挟み討ちすることで
結局、任意の実数でf(x)=xを得る
No.973
>>972

素晴らしい 正解です
第3式を使うところは (1/4)^(1/2)=1/2 の関係式を使うのを想定してたけど、
確かに (1/n)^(1/n) を軸にする方が得られる結果も一般性があってすっきりするな
No.974
>>966

これわからん
2520を素因数分解するのは当然として、a,bの式の変形の仕方がわからない
No.975
左辺の因数一方が2^3の倍数、あとはしらみつぶし?
No.976
>>968
は(1-1/49)をかけて解いたけど
>>969
の解き方には感心した

>>966
はしらみつぶしで解が2組あったけど面白味がなかった
No.977
>>975

3の倍数にならないことも使えば楽になりませんか?
No.978
一目で分かるところ以外に小細工ししたところでしょーもない、と見切る問題では
No.979
>>978

奈良女子大の問題から出題したので奈良女子大に文句言ってください
No.980
a,b,cは正の実数とする。
abc=1ならば、
a^(bc)*b^(ca)*c^(ab)≦1
であることを示せ。
No.981
a=2^(-x),b=2^(-y),c=2^(-z)と変換すれば
x+y+z=0のときx2^x+y2^y+z2^z≧0となるが
これは∀x∈R, x2^x≧xより明らか
No.982
∠A=60°、AB,BC,CAはいずれも素数であるとする。
このとき△ABCは正三角形であることを証明せよ。
No.983
b=cなら良いので以下b<cとする
余弦定理よりa^2=b^2+c^2-bc
(a-b)(a+b)=c(c-b)
cは素数なのでa-bかa+bを割り切る

前者の場合
a-b=kc, c-b=k(a+b)と書けるが
c=b+k(a+b)=b+k(kc+2b)>cとなり矛盾

後者の場合
a+b=kc, c-b=k(a-b)と書ける
(三角不等式よりk≧2)
(k-1)b=ka-c=k(kc-b)-c=(k^2-1)c-kb
(2k-1)b=(k^2-1)c
b,cは異なる素数と仮定したので
2k-1=cd, k^2-1=bdと書ける
(k=2ならb=cとなるのでk≧3)

k^2-k+1=adとなり
(c-2b+2a)d=3
d=1ならk^2-1=bだがbは素数なので矛盾
d=3ならk^2-1=3bからk=4,b=5となるが
2k-1=cdが7=3cとなり矛盾
No.984
後者の場合の前段で
> 2k-1=cd, k^2-1=bdと書ける
> (k=2ならb=cとなるのでk≧3)
この時点で b<c との矛盾ですね
No.985
>>982

似た問題が京大で出てる気がする。
No.986
>>984

確かに!

>>981

これもわざわざ変換しなくても
∀x>0, x≦x^x使えば直で分かるな
No.987
座標x,y,zがすべて有理数の点を有理点と呼ぶことにする
3次元内の立方体で、8頂点のうち3頂点だけが有理点であるものは存在するか?
No.988
一般に AB'CD' - C'DA'B が立方体として各面の対角線のながさを l、ABC の重心を G とするとき ↑GD = ±2√2/(3l)·↑AB×↑AC だから有理点からなる正三角形 ABC をその一辺の長さ l が 2√2/(3l) が無理数となるようにえらぶことができれば、頂点の G を始点とする位置ベクトルはすべて ↑GA, ↑GB,↑GD の有理係数の線形結合でその ↑GD の係数は A,B,C を除いて0でないから、有理点とならない。それは p+q+r = 0、√((p^2+q^2+r^2)/2) が平方数にならないようなものをえらび ↑AB = (p,q,r)、↑BC = (q,r,p)、↑AB = (r,p,q) ととれば得られる。
No.989
>>988

正解です!
√((p^2+q^2+r^2)/2) のところは3(p^2+q^2+r^2)/2かな
No.990
すべての頂点座標を有理数にできる図形を有理的と呼ぶことにする(ここで図形は相似類を指す)
例えば正3角形は2次元では有理的でないが3次元では有理的である
(1) 正20面体は何次元であっても有理的でないことを示せ
(2) 3次元では有理的でないが4次元では有理的になる3次元多面体は存在するか?
No.991
R^3(列ベクトルの集合)において直交する3つの列ベクトル v_i (i=1,2,3) の大きさがそれぞれ1,1,6の時、
格子 Λ:={ Σ_i(x_iv_i) : x_i は全て整数}に属するベクトルの大きさとしてとり得る値には 2,6,10,14 が含まれる。…(1)

ΛのR^3(行ベクトルの集合)への有理的埋め込み λ:Λ→R^3 が存在すると仮定する。(ここでの埋め込みとは、直交行列Uと実数rを用いて λ(v)=rUv と表せる写像とする)
λ(v_i) の成分が全て整数となるよう、λ を適切に整数倍拡大しておく。

|λ(v_1)|^2 が4の倍数ならば、λ(v_1) の成分の二乗は全て偶数でなければならず、
λ(v_2), λ(v_3) についても同じことが言えるため、何度か1/2倍に縮小して |λ(v_1)|^2 が4の倍数でないようにとることができる。

|λ(v_1)|^2=2c (cは奇数) と表せる時、(1)より適切にv∈Λを選べば |λ(v)|^2≡28 (mod32) となるが、
3つの整数の平方和のmod32がが28になることはないので矛盾。

|λ(v_1)|^2=c (cは奇数) と表せる時、|λ(v_3)|^2=6c よりλ(v_3)は奇数成分をちょうど2つ持たなければならないが、
λ(v_3) との直交性より λ(v_1)、λ(v_2) は全ての成分が奇数になるか、λ(v_3)で偶数になっている成分のみが奇数である必要がある。
しかしこれでは λ(v_1)とλ(v_2) が直交せず矛盾。

ゆえに、Λから適切に有限個の点Λ'をとれば、Λ'からR^3への有理的埋め込みは存在しない。

ΛからR^5への有理的埋め込みは存在する。(v_i をそれぞれ(1,0,0,0,0), (0,1,0,0,0), (0,0,1,1,2) に移せば良い)

さて…
No.992
O(0,0,0,0), A(5,1,0,0), B(5,-1,0,0), C(0,0,0,1) はR^4の有理点で体積が 5、AC = √7 である。R^3の有理点 O’A’B’C’ で OABC と相似であるものがとれると仮定する。相似比を r とする。OABC ,O’A’B’C’ の体積はともに有理数でその比は 1:r^3 だから r^3 は有理数である。AC^2, A’C’^2 はともに有理数でその比は 1:r^2 だから r^2 は有理数である。よって r は有理数である。よって A’C’ = 7r^2 (r:有理数) となるが、Gauss の 3 平方定理よりそのような R^3 の有理点はとれない。
No.993
体積比使えばよかったんか
No.994
色々まちがってた orz
No.995
{{1,1,0,0},{-1,1,0,0},{0,0,1,1},{0,0,-1,1}}と{{2,1,0,0},{-1,2,0,0},{0,0,2,1},{0,0,-1,2}}はR⁴の相似変換で相似比はそれぞれ√2,√5である。A(1,2,0,0),B(1,1,1,2),C(0,0,0,0)としてa:b:c = √7:√5:√6である。
R³の有理点A'B'C'でABCに相似であるものが存在したとする。相似比をrとすればr²は有理数である。必要ならR⁴の相似変換を何回か合成してr²が整数でr²≡1,3( mod 8 )とできるが前者であればa'=√7,後者であればb'=√15となり矛盾する。
No.996
>>995

(0,0,0),(3,0,1),(1,2,3)とすれば√5:√6:√7では
No.997
pを素数とする。
p^3+p^2+8p+8の素因数がちょうど2種類であるという。
pを求めよ。
No.998
>>995
間違ってるな。正解は多分常にR⁴の有理多面体はR³の有理多面体に相似の方やな。反例作ろうとしても見事にできなくなってる。まぁもう次スレかな。
No.999
>>997

p^3+p^2+8p+8=(p+1)(p^2+8)
p=2のとき、3×12=2^2×3^2となりok
p=3のとき、4×17=2^2×17となりok
p≧5のときp+1は偶数、p^2+8は3の倍数の奇数
なのでp^2+8=3^kの形しか許されない
mod 4の制約からkは偶数
k=2nとして(3^n+p)(3^n-p)=8と分解できる
(3^n+p)=8,(3^n-p)=1ならば2p=7で矛盾
(3^n+p)=4,(3^n-p)=2ならば2p=2で矛盾
No.1001
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life time: 290日 10時間 23分 24秒
No.1002
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