Zadanie 12c, Paper 1, listopad 2022, Matematyka AA IB HL

10 pktobliczeniowetrudne (szac.)Paper 1, listopad 2022

Wzorowane na: Matematyka AA IB HL — listopad 2022, Paper 1 (zadania wzorowane), pytanie 12(c). Treść, dane i kontekst są zmienione; sprawdzane umiejętności, format i punktacja jak w oryginale.

Darmowe konto pozwoli wrócić do niego później.

Zadanie

Wspólne informacje do wiązki zadań

For integers n≥0, define zn = n2(n + 1)2 + 1 + i(2n + 1) and wn=∏j=0nzjw_n=\prod_{j=0}^{n}z_j. Use principal arguments in (−π, π].

Polecenie

Prove by mathematical induction that arg⁡wn=arctan⁡((n+1)2)\arg w_n=\arctan((n+1)^2) for every integer n≥0. You may use arctan⁡a+arctan⁡b=arctan⁡((a+b)/(1−ab))\arctan a+\arctan b=\arctan((a+b)/(1-ab)) when a,b>0 and ab<1.

Korepetytor

Nie wiesz, jak ruszyć? Korepetytor zna to zadanie i poprowadzi Cię krok po kroku, bez gotowca.

Wypróbuj za darmo

3 rozmowy · bez karty · Zaloguj się

Sprawdź się

Jak poszło?

Pokaż rozwiązanieUkryj rozwiązanie

Odpowiedź z klucza

Base n=0: w0=1+i has argument π/4=atan(1²). Assume the result at n=k and put q=k+1 and D=q²(q+1)²+1. Since wk+1 = wkzk+1, the argument sum is arctan⁡(q2)+arctan⁡((2q+1)/D)\arctan(q^2)+\arctan((2q+1)/D). Here D − q2(2q + 1) = q4 + 1 > 0, so the product of the tangent values is less than 1. The sum is in (0,π/2) and is the principal argument. The addition identity yields arctan⁡((q2D+2q+1)/(D−q2(2q+1)))\arctan((q^2D+2q+1)/(D-q^2(2q+1))). Its denominator is q⁴+1, while its numerator is q6 + 2q5 + q4 + q2 + 2q + 1 = (q + 1)2(q4 + 1). Therefore the argument is atan((q+1)²)=atan((k+2)²), as required for the next index. The base and induction step establish the result for all n≥0.

Schemat punktowania

R1:verify n=0. M1:state the induction hypothesis. M1:use the argument of w(k)z(k+1). A1:correct sum of arctangents. M1:apply the addition identity. A1:correct ratio with common denominators removed. A1:denominator q⁴+1 and valid branch condition. A1:numerator factorization (q+1)²(q⁴+1). A1:atan((k+2)²). R1:complete induction conclusion, requiring at least four earlier marks and a genuine induction step.

Komentarz. Paper 1: no calculator; AA HL formula booklet allowed. Give exact values and show working.

Umiejętności w zadaniu

Źródło: Matematyka AA IB HL — listopad 2022, Paper 1 (zadania wzorowane)

Pliki cookies

Zapisujemy na Twoim urządzeniu to, bez czego serwis nie działa, np. zalogowanie. Plików analitycznych użyjemy tylko za Twoją zgodą. Szczegóły w polityce prywatności.