検算テクニック

検算テクニック に関する19記事をまとめました。くわしくは各リンク先を見てください。

(i)1辺の長さが aa の正三角形の面積 SS は, S=34a2S=\dfrac{\sqrt{3}}{4}a^2

(ii)1辺の長さが aa の正四面体の体積 VV は,V=212a3V=\dfrac{\sqrt{2}}{12}a^3

→正三角形の面積,正四面体の体積を求める公式

三角関数の 00\dfrac{0}{0} 不定形の極限を求める問題は,マクローリン展開を用いた多項式近似で素早く解くことができる。

→三角関数の不定形極限を機械的な計算で求める方法

覚えておくと便利な常用対数
  • log1020.3010\log_{10} 2\fallingdotseq 0.3010
  • log1030.4771\log_{10} 3\fallingdotseq 0.4771
  • log1070.8451\log_{10} 7\fallingdotseq 0.8451
  • logex2.3log10x\log_{e} x\fallingdotseq 2.3\log_{10} x

→常用対数の覚え方と検算への応用

eaxcosbx dx=eaxa2+b2(acosbx+bsinbx)+C\displaystyle\int e^{ax}\cos bx \ dx=\dfrac{e^{ax}}{a^2+b^2}(a\cos bx+b \sin bx)+C

eaxsinbx dx=eaxa2+b2(asinbxbcosbx)+C\displaystyle\int e^{ax}\sin bx \ dx=\dfrac{e^{ax}}{a^2+b^2}(a\sin bx-b \cos bx)+C

→三角関数と指数関数の積の積分を一発で求める公式

ベクトルと面積比

三角形 ABCABC 内に点 XX があり,pXAundefined+qXBundefined+rXCundefined=0undefinedp\overrightarrow{XA}+q\overrightarrow{XB}+r\overrightarrow{XC}=\overrightarrow{0}

が成立するとき,面積比は

XAB:XBC:XCAr:p:q\triangle XAB : \triangle XBC : \triangle XCA=r:p:q

→ベクトルの定番問題を一瞬で解く公式

xyxy 座標平面における直線の方程式には,いくつかの表し方がある。

  • y=mx+ny=mx+n(傾きと切片による表現)
  • ax+by+c=0ax+by+c=0(一般形)

→直線の方程式の一般形が嬉しい3つの理由

検算は,数学の試験で高得点を取るためにとても重要です!

→検算の重要性と具体的なテクニック5つ

三次関数のグラフの対称性

三次関数の対称性

三次関数のグラフに関して以下の性質が成り立つ:

  1. 変曲点に関して点対称である

  2. 図において,A,B,C,D,EA,B,C,D,E は等間隔に並んでいる(4等分の法則)
    CC は変曲点,B,DB,D は極大,極小点,A,EA,E は極大,極小点と同じ高さの点の xx 軸への射影)

→三次関数の対称性と4等分の法則

テクニック1

y=f(x)g(x)y=\dfrac{f(x)}{g(x)}x=αx=\alpha で極値を取るとき,g(α)0g'(\alpha)\neq 0 ならその値は f(α)g(α)\dfrac{f'(\alpha)}{g'(\alpha)} である。

→分数関数の極値を求める2つのテクニック

ロピタルの定理の概要

limxaf(x)g(x)\displaystyle\lim_{x\to a}\dfrac{f(x)}{g(x)}00\dfrac{0}{0} または \dfrac{\infty}{\infty} の不定形で「ある条件」を満たせば,

limxaf(x)g(x)=limxaf(x)g(x)\displaystyle\lim_{x\to a}\dfrac{f(x)}{g(x)}=\lim_{x\to a}\dfrac{f'(x)}{g'(x)}

→ロピタルの定理の条件と例題

1/3公式

1/3公式

  • 放物線 y=ax2+bx+cy=ax^2+bx+c
  • 放物線と x=αx=\alpha で接する接線
  • x=βx=\beta

という3つのグラフで囲まれた部分の面積は,

a3βα3\dfrac{|a|}{3}|\beta-\alpha|^3

→1/3公式と1/12公式の意味と証明【二次関数・三次関数と面積】

トレミーの定理

円に内接する四角形 ABCDABCD において, AB×CDAD×BCAC×BDAB×CD+AD×BC=AC×BD が成立する。これをトレミーの定理と言う。

トレミーの定理

→トレミーの定理とその3通りの証明,応用例

攪乱順列(完全順列)の個数

n2n\geqq 2 とする。11 から nn までの整数を並び替えてできる順列のうち,すべての ii について「ii 番目が ii でない」を満たすものの個数 ana_n

an=n!k=2n(1)kk!a_n=n!\displaystyle\sum_{k=2}^n\dfrac{(-1)^k}{k!}

→攪乱順列(完全順列)の個数を求める公式

同じものを含む円順列の個数はバーンサイドの公式を使って求めることができる:

円順列の個数=1GgGϕ(g)=\dfrac{1}{|G|}\displaystyle\sum_{g\in G}\phi(g)

→同じものを含む円順列の裏技公式

三項間漸化式の特性方程式の解を α,β\alpha,\beta とおくと,漸化式の一般項は

an=Aαn+Bβna_{n}=A\alpha^n+B\beta^n

と表される。A,BA,B は初期条件から求める。

→三項間漸化式の3通りの解き方

ラグランジュの三角恒等式(Lagrange's trigonometric identities)

(位相が等差数列なら)三角関数の和を計算できる:

k=0nsin(θ+kϕ)=sin((n+1)ϕ2)sin(θ+nϕ2)sinϕ2k=0ncos(θ+kϕ)=sin((n+1)ϕ2)cos(θ+nϕ2)sinϕ2 \sum_{k=0}^n \sin(\theta+k\phi) = \dfrac{\sin \left( \frac{(n+1)\phi}{2} \right) \sin \left( \theta+\frac{n\phi}{2} \right)}{\sin\frac{\phi}{2}}\\ \sum_{k=0}^n \cos (\theta+k\phi) = \dfrac{\sin \left( \frac{(n+1)\phi}{2} \right) \cos \left( \theta+\frac{n\phi}{2} \right)}{\sin\frac{\phi}{2}}

→位相が等差数列である三角関数の和の公式

シンプソンの公式

f(x)f(x) が3次以下の関数のとき,

abf(x)dx=(ba)6{f(a)+4f(a+b2)+f(b)}\displaystyle\int_a^bf(x)dx\\=\dfrac{(b-a)}{6}\{f(a)+4f\left(\dfrac{a+b}{2}\right)+f(b)\}

→シンプソンの公式の証明と例題

O(0,0,0),A(x1,y1,z1),B(x2,y2,z2),C(x3,y3,z3)O(0,0,0),A(x_1,y_1,z_1), B(x_2,y_2,z_2),C(x_3,y_3,z_3) を頂点とする四面体の体積は 16detM\dfrac{1}{6}|\det M| となる。

→四面体の体積を求める2つの公式with行列式

対称式の展開した式に,ka2ka^2 という項があれば kb2,kc2kb^2, kc^2 という項もあります。 ka2bka^2b という項があれば kab2,kb2c,kbc2,kc2a,kca2kab^2, kb^2c, kbc^2, kc^2a, kca^2 もあります。

→対称式を素早く正確に展開する3つのコツ