解決済み

解説お願いします。

nnを自然数とする。0<x<=π/20<x<=π/2の範囲で, sin(nx)=sinx|sin(nx)|=sinx の異なる実数解の個数をNNとするとき, limnN/n\lim_{n \to ∞} N/nを求めよ。

ベストアンサー

ベストアンサー

以下 sin(nx),sinx|\sin(nx)|, \sin x(0,π/2](0,\pi/2] 上の関数とします.


sin(nx)=0|\sin(nx)| = 0 となる最小の正の点は x=π/nx = \pi/n.よって同関数の周期性から sin(nx)=0|\sin(nx)| = 0 となる xx の個数は,[][\cdot] をガウス記号として,

A=[π2/πn]=[n2] A = \left[\frac{\pi}{2} \middle/ \frac{\pi}{n} \right] = \left[\frac{n}{2}\right].

sin(nx)=1|\sin(nx)| = 1 となる xx の個数を BB とすると

B={A(n が偶数)A+1(n が奇数) B = \begin{cases} A & (n\ が偶数) \\ A + 1 & (n\ が奇数) \end{cases}.

sin(nx)|\sin(nx)|00 または 11 となる点を小さい順に x1,x2,,xA+Bx_1,x_2,\cdots,x_{A + B} とすると,任意の区間 (xi,xi+1](x_i,x_{i + 1}] 上に 11 つ,そして 11 つのみ,y=sinxy = \sin xy=sin(nx)y = |\sin(nx)| との交点が存在するので,

N=A+B1={2A1(n が偶数)2A(n が奇数) N = A + B - 1 = \begin{cases} 2A - 1 & (n\ が偶数) \\ 2A & (n\ が奇数) \end{cases}.

以上から,

2[n2]1N2[n2] 2\left[\frac{n}{2}\right] - 1 \leqq N \leqq 2\left[\frac{n}{2}\right].

X1<[X]XX - 1 < [X] \leqq X より,

n3<Nn13n<Nn1 n - 3 < N \leqq n;\quad 1 - \frac{3}{n} < \frac{N}{n} \leqq 1.

はさみうちの原理から N/n1N/n \to 1 を得ます.


返信(1件)

ご回答ありがとうございます。明快な考え方でわかりやすかったです。

質問者からのお礼コメント

質問者からのお礼コメント

大変助かりました

そのほかの回答(0件)

関連する質問

もっとみる