よくわかる解析力学サポート掲示板のバックアップ(No.79)

「よくわかる解析力学」（東京図書）サポート掲示板 †

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「サポート掲示板3」が不具合で書き込めなくなりましたので作りました。こちらに書き込んでください。

p266の問い10-8の解答について †

え? $2023 - 08 - 31 (木$ 18:33:39)

p364のD.105で、なぜ $q, p$ を $q, Q$ にした時そのような式になるのか分かりません。途中式を教えていただきたいです。また、D.105のしたに書いてある式がなぜイコールになっているかも分からないです。お願いします。

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p254の10.38について †

う? $2023 - 08 - 30 (水$ 14:54:47)

10.36をN回繰り返すと10.38になるとのことで、その説明にλ^nの項がNCn個あるということを使った。とありますが、二項定理からきているのでしょうか？そうなるとλ^nの分母に付いていたN^nはどこにいったのですか？N→♾に整理すると10.38のような形にできるのですか？10.39～10.40は理解できました。

$_{N} C_{n}$ が出てくるのはもちろん二項定理です。 -- 前野? 2023-08-31 $木$ 12:44:56
$\frac{N!}{n! (N - n)!} = \frac{1}{n!} N \times (N - 1) \times (N - 2) \times \dots \times (N - n + 1)$ と考えると、この量は $N \to \infty$ で $\frac{1}{n!} N^{n}$ となる量ですので、それで $N^{n}$ は消えます。 -- 前野? 2023-08-31 $木$ 12:46:42
できました！ありがとうございました。 -- う? 2023-08-31 $木$ 14:49:57

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p201の8.32について †

い? $2023 - 08 - 24 (木$ 18:31:41)

8.31から8.32の過程で、8.31の∑の中の第2項の部分が8.32で消えているのが何故か分からないですJの中に入ったのですか？

消えてません。逆に8.32の時間微分を積の微分 $ライプニッツ則$ を使ってバラしてやれば元の8.31に戻ります。 -- 前野? 2023-08-24 $木$ 19:53:01
気がつきませんでした。ありがとうございました！ -- い? 2023-08-24 $木$ 20:11:27

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第7章の7.70式について †

あ? $2023 - 08 - 22 (火$ 11:26:27)

7.69式と7.70式の間に書いてある微分方程式は、ωXとωYのどちらも同じ形ということですか？
となると解が
ωX=Acos $α t$ +Bsin $α t$
合成して
√ $A^{2} + B^{2}$ sin $α t + β$ →ω0sin $α t + β$
となってωYも同じ解となり、7.70式の形に導出できないです。
途中式をお願いできないでしょうか

$7.69$ は行列の式なので、実は２つの式があることはおわかりでしょうか。それを書き下すと、 $α ω_{X} = \frac{d}{d t} ω_{Y}$ と、 $- α ω_{Y} = \frac{d}{d t} ω_{X}$ の２式になります。 -- 前野? 2023-08-22 $火$ 12:40:41
この式から、 $- α^{2} ω_{X} = {\ddot{ω}}_{X}$ という式も作れるし、 $- α^{2} ω_{Y} = {\ddot{ω}}_{Y}$ という式も作れます。 -- 前野? 2023-08-22 $火$ 12:42:33
というのが $7.69$ と $7.70$ の間でやっていることです。そして、 $ω_{X}$ と $ω_{Y}$ の関係を考えると、 $ω_{X}$ がcosなら $ω_{Y}$ はsinで表されることになります。 -- 前野? 2023-08-22 $火$ 12:44:02
なるほど -- あ? 2023-08-22 $火$ 13:38:26
この場合では、ωXは三角関数の合成でcosとしてωYはωXとの関係からsinにできたよってことですか？ωXがsinでωYがcosでも大丈夫ですか？ -- あ? 2023-08-22 $火$ 13:42:11
$ω_{Y}$ の微分が $ω_{X}$ に比例なので、 $ω_{Y}$ が $\cos$ なら $ω_{X}$ は $- \sin$ ですね。 -- 前野? 2023-08-22 $火$ 15:07:55
理解できました！ありがとうございました -- あ? 2023-08-22 $火$ 15:50:19

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第6章について †

あいうえお? $2023 - 08 - 19 (土$ 15:51:47)

p162の振幅が
Cpsin $(p π$ /lx)
となるのはなぜですか？
6.66式から、sinがつくのは分かるのですが $p π$ /lのところがなぜそうなるのか分からないです。

$p π$ /lのlは元々はバネの個数だけど、無限にあるから弦の長さに置き換えれたということですか？物体の個数が無限だから弦の長さになるという解釈の方がいいですか？ -- あいうえお? 2023-08-19 $土$ 16:27:33
$6.70$ の $y_{n}$ の $\sin \frac{n p π}{N + 1}$ から来てます。この $n$ は「 $n$ 番目の物体」を表してますから、 $0$ から $N + 1$ までの距離を $ℓ$ とすれば、変位してないときの物体と物体の距離は $\frac{ℓ}{N + 1}$ なので、 $x = n \times \frac{ℓ}{N + 1}$ という対応になってます。 -- 前野? 2023-08-19 $土$ 17:10:44
つまりは、 $\frac{n}{N + 1} = \frac{x}{ℓ}$ です。 -- 前野? 2023-08-19 $土$ 17:11:37
0番目とN+1番目の物体は、両端の壁とバネの接合部分ということですか？ -- あいうえお? 2023-08-20 $日$ 11:52:15
そう考えていいです。-- 前野? 2023-08-20 $日$ 16:54:18
ありがとうございました！ -- あいうえお? 2023-08-20 $日$ 21:16:29

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第6章の6.88式について †

あいうえお? $2023 - 08 - 19 (土$ 15:47:44)

6.67式の作用を書き換えているということですが、y1とyNについての位置エネルギーはなぜ6.88式では無くなっているのですか？

ああ、これは本当は入れるべきですね。あるいは $\sum_{i = 1}^{N - 1}$ を $\sum_{i = 0}^{N}$ に変えて、「ただし $y_{0} = y_{N + 1} = 0$ とする」と注釈をつけるべきでした。 -- 前野? 2023-08-19 $土$ 16:55:43
この後、連続極限を取る（Nを無限大にする）ので、端っこの部分のちょっとした違いは結果に寄与しないので、ちょっと雑な書き方になってます。 -- 前野? 2023-08-19 $土$ 16:57:00
ありがとうございました！ -- あいうえお? 2023-08-20 $日$ 11:16:52

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12頁の内容につきまして †

大学生? $2023 - 07 - 16 (日$ 03:04:15)

解析力学を勉強しはじめた者です。
『よくわかる解析力学』の12頁の一部記述に対する理解が不安でしたので質問させていただきます。
12頁の中央辺りにある記述に「この二つを決めれば、次の加速度は運動方程式から決まる」とありますが、この文が指す内容は

初等力学で扱われる力は位置と速度、そして時刻の関数で表せるという経験則と運動方程式を併せて、ある時刻における加速度を求める。
$ただし直前の説明が指すように、その時刻における質点の位置と速度の値は与えられているとする。$

という意味でしょうか？
また12頁の内容とは無関係かもしれませんが、力学の教科書でよく説明される初期条件を決めれば力学系の運動状態が $原理的に$ 一意に決まるという主張は、上の内容に加えて、

先ほどの時刻における速度と加速度の値から微小時間だけ後の質点の位置と速度を決定し、先ほどの操作とこの操作を繰り返すことで力学系の位置を逐次的に時間追跡できる。

という理解の仕方で間違いないでしょうか。
解析力学自体の質問内容ではありませんが、自分の理解が不安だったので質問させていただきました。

その理解で問題ないです。 -- 前野? 2023-07-16 $日$ 06:48:59
回答していただきありがとうございます。大変助かりました。 -- 大学生? 2023-07-16 $日$ 10:49:24
回答していただきありがとうございます。大変助かりました。 -- 大学生? 2023-07-16 $日$ 19:07:41

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第7章の7.70式について †

第6章について †

第6章の6.88式について †

12頁の内容につきまして †

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