2020年6月15日月曜日

学習環境

代数への出発 (新装版 数学入門シリーズ) (松坂 和夫(著)、岩波書店)の第6章(1次方程式、2次方程式)、練習問題6の解答を求めてみる。



    1. 頂点座標 が (3,-1)の2次関数は

      y = a ( x - 3 ) 2 - 1

      これが点(4,2)を 通ればいいのでもある放物線は

      2 = a ( 4 - 3 ) 2 - 1 a = 3 y = 3 ( x - 3 ) 2 - 1 = 3 x 2 - 18 x + 26

    2. y = a x 2 + b x + c
      { b 2 - 4 a c = 0 a + b + c = 1 16 a + 4 b + c = 4
      c = 1 - a - b 16 a + 4 b + 1 - a - b = 4 15 a + 3 b = 3 b = 3 - 15 a 3 = 1 - 5 a c = 1 - a - 1 + 5 a = 4 a
      ( 1 - 5 a ) 2 - 16 a 2 = 0 1 - 10 a + 25 a 2 - 16 a 2 = 0 9 a 2 - 10 a + 1 = 0 a = 5 ± 25 - 9 9 = 5 ± 4 9 = 1 , 1 9
      b = - 4 , 4 9 c = 4 , 4 9
      y = x 2 - 4 x + 4 y = 1 9 x 2 + 4 9 x + 4 9

    3. y = a x 2 + b x + c = a ( x + b 2 a ) 2 - b 2 - 4 a c 4 a
      { 4 = a - b + c - 8 = 4 a + 2 b + c 2 ( - b 2 a ) - 4 ( - b 2 - 4 a c 4 a ) + 27 = 0
      12 = - 3 a - 3 b a = - 12 - 3 b 3 = - b - 4
      4 = - b - 4 - b + c c = 2 b + 8
      - b + b 2 - 4 a c + 27 a = 0
      - b + b 2 - 4 ( - b - 4 ) ( 2 b + 8 ) + 27 ( - b - 4 ) = 0
      - b + b 2 + 8 ( b 2 + 8 b + 16 ) - 27 b - 108 = 0 9 b 2 + 36 b + 20 = 0 b = - 18 ± 12 9 = - 10 3 , - 2 3
      a = - 2 3 , - 10 3 c = 4 3 , 20 3
      y = - 2 3 x 2 - 10 3 x + 4 3 y = - 10 3 x 2 - 2 3 x + 20 3

コード

#!/usr/bin/env python3
from sympy import symbols, plot, Rational
from sympy.abc import x

print('6.')

p = plot(3 * x ** 2 - 18 * x + 26,
         -1, 2,
         x ** 2 - 4 * x + 4,
         x ** 2 / 9 + 4 * x / 9 + Rational(4, 9),
         1, 4,
         -2 * x ** 2 / 3 - 10 * x / 3 + Rational(4, 3),
         -10 * x ** 2 / 3 - 2 * x / 3 + Rational(20, 3),
         (2 * x + 27) / 4,
         -8,
         (x, -10, 10),
         ylim=(-10, 10),
         legend=True,
         show=False)
colors = ['red', 'green', 'blue', 'brown', 'orange',
          'purple', 'pink', 'gray', 'skyblue', 'yellow']

for o, color in zip(p, colors):
    o.line_color = color
p.save('sample6.png')
p.show()

入出力結果(Zsh、PowerShell、Terminal、Jupyter(IPython))

% ./sample6.py
6.
%

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