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物理 大学生・専門学校生・社会人

この問題の解答を作っていただけませんか。院試の勉強に役立てるつもりです。

問題1 粒子の質量 m、ばね定数K の1次元調和振動子を考える。波動関数 y=N.exp( 26 ) yo N=exp(-1211 ) exp(61) - 2017(6) 00: = non! を考える。ここで、yは1次元調和振動子の基底状態、*およびらはフォノンの生成および消滅演 算子 z は複素定数である。 (4) (5) の解答はm、 K を用いずに、講義でも用いた実定数 1 a = V h = = ħ² (mk) = ½ 4 mo z、および、hを用いて表せ。 (1)は規格化されたエネルギー固有関数y=(6) を用いて 8 1 y = N₂Σ n=0 Vn! と表すことができることを示せ。 (2)yが演算子の固有関数であることを示せ。 さらに固有値を求めよ。 (3)が規格化されていることを示せ。 (4)yによる位置演算子の期待値x、運動量演算子のx 成分 px の期待値を求めよ。 (5)位置のゆらぎ4x=√<yl(i-xy)、および運動量のx成分のゆらぎ4p=<yl(p.-P)^v)を を求めよ。 この結果を用いて、不確定性関係が満たされていることを確認せよ。 (6) 初期条件(0)=yの場合の時間に依存したシュレディンガー方程式の時刻 t での解をy(t) と 表す。B(t)=(y(t) (1) とする。 〈4 (1) 6y(t)) をB(t) を用いて表せ。 (7) B(t)の満たす微分方程式を導出し、その一般解を求めよ。 (8)時刻tでの解y(t)による、位置、運動量のx成分の期待値を求めよ。初期状態のzは z=rexp(i0)、 ここでおよび0は実数である、で与えられるとし、期待値を、a、r、 0、 w、 t、および、hを用 いて表せ。

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情報:IT 高校生

イの回答が③となる理由を教えてください。 aは負の数でも可能である理由がわかりません。

第3問 次の文章を読み、後の問い (問1 問2)に答えよ。(配点 25) . 自然数nについて,その正の平方根√は,自然数になるときと無理数となると T きがある。 √が自然数となるとき, n を平方数と呼ぶ。 高校生のミオさんは、ある自然数n を入力したときに,これが平方数であれば √にあたる自然数を表示し、平方数でなければの近似値を計算し表示するよう なプログラムを作成することを考えた。 問1 入力された自然数nについて,それが平方数であるかどうかを調べるプロ グラム (図1) を考える。 図1中の空欄 ア・ イに入れるのに最も適 当なものを,後の解答群のうちから一つずつ選べ。なお, 「a**b」は「aのb乗」 すなわち, a を計算するものとする。また,「==」 は 「等しい」こと,「!=」は「等 しくない」ことをそれぞれ表す比較演算子である。 奉者には (1)表示する(“自然数を一つ, 入力してください:") (2)n= 【外部からの入力】 MJ(3) a = = 0 (4) iを1からn まで1ずつ増やしながら繰り返す : 110 0 (5) もし **2 == ア ならば: (6) LLa a=i Pazo (7) もし イ ならば: (8) 表示する (n, “は平方数で√",n, "", a, "です。") (9) そうでなければ (10) L ! 表示する (n, “は平方数ではありません。") 図1 入力された自然数が平方数かどうかを判定するプログラム

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