与えられた二次方程式 $\lambda^2 e^{\lambda t} + \frac{k}{m} e^{\lambda t} = 0$ を解いて、$\lambda$ を $k$ と $m$ を用いて表す問題です。

代数学二次方程式複素数指数関数固有値
2025/6/10

1. 問題の内容

与えられた二次方程式 λ2eλt+kmeλt=0\lambda^2 e^{\lambda t} + \frac{k}{m} e^{\lambda t} = 0 を解いて、λ\lambdakkmm を用いて表す問題です。

2. 解き方の手順

まず、与えられた方程式から eλte^{\lambda t} をくくり出すと、
eλt(λ2+km)=0e^{\lambda t} (\lambda^2 + \frac{k}{m}) = 0
となります。
eλte^{\lambda t} は常に0ではないので、
λ2+km=0\lambda^2 + \frac{k}{m} = 0
が成り立ちます。
λ2=km\lambda^2 = -\frac{k}{m}
となるので、λ\lambda
λ=±km=±ikm\lambda = \pm \sqrt{-\frac{k}{m}} = \pm i \sqrt{\frac{k}{m}}
と求まります。ここで、ii は虚数単位です。

3. 最終的な答え

λ=±ikm\lambda = \pm i \sqrt{\frac{k}{m}}

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