■50471 / ResNo.1) |
Re[1]: cosの不等式
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□投稿者/ らすかる 一般人(8回)-(2020/08/23(Sun) 13:55:27)
| f(x)=|cosx|, g(x)=|cos2x|, h(x)=|cos4x|とする。 f(x)の周期はπ、g(x)の周期はπ/2、h(x)の周期はπ/4であり、 f(π-x)=f(x), g(π-x)=g(x), h(π-x)=h(x)だから、 0≦x≦π/2についてf(x)+g(x)+h(x)>1を言えば十分。 また、g(π/2-x)=g(x), h(π/2-x)=h(x)であり f(x)は0≦x≦π/2で狭義減少だから、 π/4≦x≦π/2についてf(x)+g(x)+h(x)>1を言えば十分。 この範囲の符号はf(x)≧0, g(x)≦0, π/4≦x<3π/8でh(x)<0, 3π/8≦x≦π/2でh(x)≧0だから f(x)+g(x)+h(x)は π/4≦x<3π/8のとき f(x)+g(x)+h(x)=cosx-cos2x-cos4x 3π/8≦x≦π/2のとき f(x)+g(x)+h(x)=cosx-cos2x+cos4x cosx=tとおくとcos2x=2t^2-1, cos4x=8t^4-8t^2+1だから π/4≦x<3π/8のとき f(x)+g(x)+h(x)=-8t^4+6t^2+t 3π/8≦x≦π/2のとき f(x)+g(x)+h(x)=8t^4-10t^2+t+2
π/4≦x<3π/8の場合 cosxはπ/4≦x<3π/8で減少関数であり cos(π/4)=√2/2<3/4, cos(3π/8)=√(2-√2)/2>3/8なので3/8<t<3/4 このとき f(x)+g(x)+h(x)=-8t^4+6t^2+t =(3/4-t){8(t-3/8)^3+15(t-3/8)^2+(51/8)(t-3/8)}+(91/64)(t-3/8)+543/512>1
3π/8≦x≦π/2の場合 cosxは3π/8≦x≦π/2で減少関数であり cos(3π/8)=√(2-√2)/2<2/5, cos(π/2)=0なので0≦t<2/5 このとき f(x)+g(x)+h(x)=8t^4-10t^2+t+2 =8(2/5-t)^2(5t+4)t/5+(2/5-t)(770t+311)/125+628/625>1
従ってf(x)+g(x)+h(x)>1は常に成り立つ。
# もう少しうまい方法がありそうな気がしますが、思いつきませんでした。
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