熊本大学 大学院 自然科学教育部
材料・応用化学専攻 物質材料工学教育プログラム
2023年度 数学 [1]




(1)

(ア)

$k=1,2, \cdots$ について \begin{align} \frac{d^k}{dx^k} e^x &= e^x \end{align} なので、 \begin{align} e^x &= 1 + x + \frac{1}{2} x^2 + \frac{1}{6} x^3 + \frac{1}{24} x^4 + \cdots \end{align} である。

(イ)

\begin{align} \lim_{x \to 0} A(x) &= \lim_{x \to 0} \frac{ \frac{1}{2} x^2 + \frac{1}{6} x^3 + \frac{1}{24} x^4 + \cdots }{x^2} \\ &= \lim_{x \to 0} \left( \frac{1}{2} + \frac{1}{6} x + \frac{1}{24} x^2 + \cdots \right) \\ &= \frac{1}{2} \end{align}



(2)

(ア)

\begin{align} \boldsymbol{a} \cdot ( \boldsymbol{b} \times \boldsymbol{c} ) &= \begin{pmatrix} 2 \\ k \\ 3 \end{pmatrix} \cdot \begin{pmatrix} -4k \\ -k \\ 6 \end{pmatrix} \\ &= - k^2 - 8k + 18 \end{align}

(イ)

$|\boldsymbol{a} \cdot ( \boldsymbol{b} \times \boldsymbol{c} ) | = 2$ ということは、 $\boldsymbol{a} \cdot ( \boldsymbol{b} \times \boldsymbol{c} ) = 2$ または $\boldsymbol{a} \cdot ( \boldsymbol{b} \times \boldsymbol{c} ) = -2$ ということである。 前者の場合 \begin{align} - k^2 - 8k + 18 = 2 \\ k^2 + 8k - 16 = 0 \\ \therefore \ \ k = - 4 \pm 4 \sqrt{2} \end{align} であり、後者の場合 \begin{align} - k^2 - 8k + 18 = -2 \\ k^2 + 8k - 20 = 0 \\ (k-2)(k+10) = 0 \\ \therefore \ \ k = 2, -10 \end{align} である。 よって、求める $k$ の値は \begin{align} k = 2, -10, -4 \pm 4 \sqrt{2} \end{align} である。