yoshidanobuo’s diaryー高校数学の“思考・判断・表現力”を磨こう!ー

「大学への数学」執筆者・吉田信夫の数学探求ブログ(共通テスト系問題の研究報告)

相似記号(∽)のような図形の式を作ってみた

∞シリーズはお楽しみいただけましたか?
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∞を1つの式で表してみた - yoshidanobuo’s diaryー高校数学の“思考・判断・表現力”を磨こう!ー



今回は,∽のような曲線を1つの式で表す企画です.
左は下半分,右は上半分(点線は気にしないでください).
各xに対して曲線上の点はただ1つだから,関数の形でも表せるはず!

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実は,3つとも∽を表しています.

(1)の√部分だけ見た

  y=√(1-(|x|-1)^2)

は2円の上半分の半円を合わせた図形.
その前に付いている部分は?

-2≦x≦2において

  [x/2]=-1(-2≦x<0のとき)

  [x/2]=0(0≦x<2のとき)

  [x/2]=1(x=2のとき)

なので,(2[x/2]+1)は,

  (2[x/2]+1)=-1(-2≦x<0のとき)

  (2[x/2]+1)=1(0≦x<2のとき)

  (2[x/2]+1)=3(x=2のとき)

です.
ただし,x=2のときは,√(1-(|x|-1)^2)=0なので,y=0となります.

これで,y軸より右側は上半分の半円,左側は下半分の半円になるわけです.


(2)a^2+b^2=0 は 「a=0 かつ b=0」という意味!
1つ目の項から得られる

  (|x|-1)^2+y^2=1

は,2円を合わせた図形(前回の(2))
後半は?

  |xy|=xy

となるのは,xy≧0 つまり,

 「x≧0かつy≧0」または「x≦0かつy≦0」

のときです.このとき,

  xy-|xy|=0

です.
これが(後半)=0を満たすということ.

それ以外のとき(xy<0)は,(後半)=2xy≠0で,この部分に図形はありません.

ということで,(2)は

  (|x|-1)^2+y^2=1 かつ xy≧0

で,∽を表すのですね.

(3)は?

  r=2|cosθ|

が2円

  (|x|-1)^2+y^2=1

を表すのでした.

 ①0≦θ<π/2のときは,x≧0,y≧0の部分
 ②π/2≦θ<πのときは,x≦0,y≧0の部分
 ③π≦θ<3π/2のときは,x≦0,y≦0の部分
 ④3π/2≦θ<2πのときはx≧0,y≦0の部分

②④を消すのに,前に(-1)^●が付いています.
●が偶数のときは2,奇数のときは0になりますね.

[2θ/π]は,

  ①のとき,0≦2θ/π<1より,[2θ/π]=0 👈偶数
  ②のとき,1≦2θ/π<2より,[2θ/π]=1 👈奇数
  ③のとき,2≦2θ/π<3より,[2θ/π]=2 👈偶数
  ④のとき,3≦2θ/π<4より,[2θ/π]=3 👈奇数

となっていて,ちゃんと∽になってます!

ガウス・絶対値,サイコー!!

 

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