Processing math: 0%

出題(2019年5月号掲載分)/応募締切(5月8日)/解答(2019年8月号掲載)

エレガントな解答をもとむ(数学セミナー)| 2019.04.12
 『数学セミナー』のコーナー「エレガントな解答をもとむ」の出題を掲載します.奮ってご応募ください.解答・講評(3ヶ月後)は,本誌にてご確認ください.

(毎月10日頃の掲載予定)

\def\t#1{\text{#1}}

出題1

n を正の整数とする.実数係数の n 次多項式 P(x) が,方程式 P(x) = 0 が相異なる n 個の実数解を持つように動くとき,P(x)0 でない係数の個数の最小値を求めよ.

出題:斎藤新悟

出題2

3 次元空間内で原点を中心とする,表面積が 1 の球面 \varSigma 上で,一様密度の面素 \sigma による面積分を考えます.\varSigma 上の十分滑らかな関数 f の “平均値” (\sigma による積分値)を
\begin{align*} I(f)=\int_\varSigma f\,d\sigma\tag{1} \end{align*}と表します.

次にこの球に内接する立方体をとり,その 8 個の頂点 \t P_j\ (j=1, 2, \cdots, 8) での関数値の平均値を
\begin{align*} S(f)= \frac 18\sum^8_{j=1}f(\t P_j) \tag{2} \end{align*}と置きます.同様に球に内接する正八面体の 6 個の頂点 \t Q_k\ (k=1,\cdots,6) での関数値の平均値を
\begin{align*} T(f)=\frac 16\sum^6_{j=1}f(\t Q_j) \tag{3} \end{align*}と置きます.

問1 f が 3 次以下の多項式ならば,つねに
\begin{align*} I(f)=S(f)=T(f) \tag{4}\label{eq:4} \end{align*}となることを確かめてください.

問2 適当な定数 \lambda\ (0<\lambda<1) をとり,内接立方体と内接正八面体の位置をうまく揃えると,5 次以下の多項式 f について,S,\,T\lambda による重みつき平均値が
\begin{align*} I(f)=\lambda S(f)+(1-\lambda)T(f) \tag{5}\label{eq:5} \end{align*}となるようにできることを示し,そのための \lambda の値を定めてください.

以上が今回の設問です(問 1 だけでも構いません)が,余力のある方は次の発展問題に挑戦してください.

問3 同様の操作を,球に内接する正十二面体と正二十面体の,それぞれ 20 個,12 個の頂点で行ったとき,(\ref{eq:4})の形の等式が 5 次以下の多項式 f で成立することを確かめてください.さらに両正多面体をうまく揃えた位置に置き,適当な \lambda (問 2 とは異なる値)による重みつき平均を作ると,7 次以下の多項式 f について(\ref{eq:5})の形の等式が成立するようにできることを示してください(\lambda の値もこめて).

出題:一松 信

応募規定[解答掲載2019年8月号]

郵送の場合

B5版の用紙をご使用のうえ,解答用紙 l 枚ごとにA:出題の番号(例:5月号出題1),B:住所,氏名(ふりがなも明記,誌上での仮名を希望される方は,こちらに明記),年齢,職業を記入して,下記宛先までお送りください.

〒170-8474 東京都豊島区南大塚3-12-4
日本評論社 数学セミナー〈エレガントな解答をもとむ〉係

メール送信の場合

B5版のサイズで,解答用紙 l 枚ごとにA:出題の番号(例:5月号出題1),B:住所,氏名(ふりがなも明記,誌上での仮名を希望される方は,こちらに明記),年齢,職業を記入して,下記フォームから PDF ファイルを送信して下さい

解答記載に LaTeX ご利用の方は,テンプレートもご活用下さい.テンプレート利用は任意です.またテンプレートの漢字コードはUTF8です.ファイルが文字化けするときは適宜変換してお使いください.

「エレガントな解答をもとむ」解答投稿フォーム

問題番号  :
氏名    :
確認用メールアドレス(任意):

このアドレスに,投稿確認用のメールをお送りします.
受信確認が不要な方は空欄で構いません.
編集部に届くメールと同内容のものを送信しますので,お送りいただくPDFファイルも添付されます.
メールアドレスは返信用に使うだけで,収集することはありません.

※解答PDFを添付して下さい

投稿フォームが上手く動かないなどの場合は,susemi_elegant@nippyo.co.jp に直接お送り下さい.

注意事項

  • 締切:2019年5月8日
  • 二題に応募されるときは,郵送の場合は解答用紙を,メール送信の場合はファイルを,出題ごとにかえてください.
  • 年齢を忘れずにお書きください.
  • 解答用紙は両面の使用を不可とします.
  • 解答用紙はご返却できません.
  • 問題のご感想も歓迎します.
  • 出題掲載号:数学セミナー2019年5月号
  • 解答・講評は,本誌2019年8月号にてご確認ください.

「エレガントな解答をもとむ」をすべて見る
最新の「エレガントな解答をもとむ」はこちら