• 締切済み

極値を持つ条件

y=ax-sin3xが極値を持つようにaの条件を求めよという問題で、 y’=a-3cos3xが0になるように定めると、-3≦a≦3が出て、a=±3の時は極値を持たないから除いて答えは-3<a<3というところまでは良いのですが、a=±3が極値になるかどうかは、毎回手計算で確かめないといけないのでしょうか。見分ける方法などがあれば教えていただきたいです。お願いします。

  • 0006k
  • お礼率45% (139/308)

みんなの回答

回答No.1

>y’=a-3cos3xが0になるように定めると、-3≦a≦3が出て……  y’=a-3cos3xが0になりかつ,そのxの前後でy’の符号が変わることが必要十分なのです。 つまり,a-3cos3x=0つまりcos3x=a/3を満たすxが存在するための条件は,確かにあなたのおっしゃる通り-1≦a/3≦1から-3≦a≦3となるのですね。 しかし,a=3のときは y’=a-3cos3x=y’=3(1-cos3x)≧0 つまりyは単調に増加します。 a=-3のときは y’=-3-3cos3x=y’=-3(1+cos3x)≦0 つまりyは単調に減少します。 つまり,増加から減少,または減少から増加への変化がありません。だから極値を持たないことはお分かりのようですね。 さて,お尋ねの >a=±3が極値になるかどうかは、毎回手計算で確かめないといけないのでしょうか。見分ける方法などがあれば……  これに関しては,「y’=a-3cos3xが0になりかつ,そのxの前後でy’の符号が変わることが必要十分」で「逃げて」も良いでしょう。  (でも,a=3,-3の場合は極値を持たない事を理由を付けて証明するのも「気持ちよい」とは思いませんか。) 一律に見分ける方法などあるのかしら? その都度考えるのが数学だと思いますが。考えること,証明することを楽しんでください。

関連するQ&A

  • 極値を持つ条件(微分)について

    極値を持つ条件(微分)について 『f(x)=x^3+ax^2+ax+1が極値をもたないように  定数aの値の範囲を定めよ』 という問題の答えを f'(x)=3x^2+2ax+a=0 の判別式DについてD=4a^2-12a≦0であればいよいから 0≦a≦3/4と考えたのですが、 テキストの答え0≦a≦3に一致しません。 どこで間違っていますか?

  • 関数が極値を持つ条件

    極値を持つようにaの範囲を定める時、判別式Dを用いると思うのですが、なぜD≧0ではダメなのでしょうか? 例えば y=x^3+ax^2+6x-3のaの範囲は、D≧0を用いるとa≧3√2、a≦-3√2ですが、解答には=は入っていませんでした。

  • 二変数の極値の候補点の取り方

    二変数の極値の候補点の取り方についての質問です。 まず教科書に載っている例題なのですが x^2+y^2=4の条件のもとで、xyが極値をとる候補点を求めよ。 という問題なのですが、答えは (√2,1/√2) (√2,-1/√2) (-√2,1/√2) (-√2,-1/√2) の四つになっています。 これについては納得できます。 しかし、 x^2+y^2=1の条件のもとで、2x+yが極値を獲る候補点を求めよ。 という問題では (2/√5 , 1/√5) (-2/√5,-1/√5) の二つになっています。 僕の考えでは候補点を計算する際にx=±2/√5 y=±1/√5 となったので候補点は (2/√5 , 1/√5) (-2/√5,-1/√5) (2/√5,-1/√5) (-2/√5,1/√5) の四つになるのではないかと思うのです。 どうして解答は(2/√5 , 1/√5) (-2/√5,-1/√5)になるのでしょうか? よろしくお願いいたします。

  • 偏微分の極値の問題について

    aを定数とするとき、f(x、y)=3axy-x^3-y^3 の極値をもとめよ という問題で fx(x、y)=3ay-3x^2    ・・・(1) fy(x、y)=3ax-3y^2    ・・・(2) は出しせたのですが 次に 極値をとる可能性のある点 (x、y)=(0 , 0 ) ( a , a ) の2点になるのがわかりません (1)と(2)を連立させるってことですよね? うまくできないので 教えて欲しいです;;

  • 条件付きの極値の問題

    g(x,y)=x^2 -(1/4)y^2 -1 のもとでの関数f(x,y)= x^3 + y の極値を求めろ、という問題で F(x,y,λ)= x^3 + y -λ(x^2 -(1/4)y^2 -1) とおき、それぞれ微分したFx,Fy,Fλを求めます。 そこから(x,y)(±2/ルート3,-+2/ルート3)の二点がf(x,y)の条件付きの極値の候補点として求まります。 (2/ルート3,-2/ルート3)の近くでg(x,y)=0の陰関数をy=ψ(x)とおき、p(x,ψ(x))とおく。 p(x,ψ(x))=0を繰り返し微分して、 するとψ'(2/ルート3)=-4 ψ''(2/ルート3)=6 ルート3 となるようなのですが、それがどうしてそうなるのかがわかりません。 どんな計算でψ'(2/ルート3)=-4 ψ''(2/ルート3)=6 ルート3 が求まるのでしょうか?

  • 微分 極値をもつ条件

    極値をもつ条件、という題で出題されている問題なのですが、 3次関数 f(x)=ax^3-6x^2+(a-1)x について、 つねに増加する時の定数aの値の範囲を求めろ、という問題で、 まず、f(x)を微分し、f'(x)>0であれば常に増加するというのは分かります。 しかし、解答を見ると、(判別式)<0であれば良いとが記されています。 常に増加する際に、判別式で虚数解を持てば良い、という部分が考えても分かりませんでした。 この点について何方か解説お願いします。

  • 極値をもつようなaの範囲

    0<x<πで定義された関数 y=(a+cosx)/sinxが極値をもつようなaの範囲を定めよ。 という問題がわかりません。 y'= - (acosx+1)/sin^2x a=0の時、y'<0となり極値は存在しない。aは0以外。 y'=0 とすると、cosx=-1/a・・・(1) 0<x<π のとき|cosx|<1であるから、(1)の解が存在する条件は、 |-1/a|<1 ゆえに |a|>1したがって、a<-1 ,a>1 このとき(1)を満たす解を、α(0<α<π)としてyの増減表を作ると、 ここからがわかりません。 a>1のとき、 0<x<αの範囲でy'はマイナス、α<x<πの範囲ではy'はプラス a<-1のとき、0<x<αの範囲でy'はプラス、α<x<πの範囲ではy'はマイナス となっています。 (1)にa=2,やa=-2を代入して、cosx=1/3をy'に代入してもわかりません。 解説をお願いします。

  • 制約条件付き極値問題について

    x^2+y^2=1のすぃやく条件のもとで x^2+y^2-x の極値について調べなさいという問題です。 ラグランジュを利用しさらに行列を考えてという行程はわかるのですが問題が解けません。 よろしくお願いいたします。

  • 極値をとるための必要十分条件について。

    関数f(x)=x^4+ax^3+bx^2がx=0で極値をとるための必要十分条件はb≠0またはa=b=0であることを示したいとき。 【自分の解答】 f'(x)=x(4x^2+3ax+2b)…(1) 題意より(1)の符号がx=0の前後で変化すればよい。 g(x)=4x^2+3ax+2bとして、g(x)=0の判別式をDとする。 (1)よりg(x)の符号がx=0の前後で変化しなければよい。 それはy=g(x)のグラフがx=0でx軸と交わらなければよいので、 g(0)≠0またはD≦0 これより、 b≠0または9a^2-32b≦0 となり示せません。 何が間違っているのでしょうか? ちなみに模範解答では求める条件は 「g(0)≠0」または「g(0)=0かつD=0」 となっています。 自分の解答だと、どの部分を余分に考えてしまっているのかわかりません。 また必要十分条件を求める問題のときはどのようにしたら漏れ無く条件を求められるんでしょうか? 考え方のコツなどあれば回答願います。 宜しくお願いします。

  • 条件付き極値の問題

    一応検索はしたんですが、似たようなものでももっと難しい問題しかなかったので質問させていただきました。重複あったら申し訳ありません。 条件付極値の問題なのですが、 x^2+y^2=1のとき、関数z=x*yの最大値と最小値、およびそれらを取る点を求めよ というものです。もう少し簡単なのはできたんですが、これは結果に文字が残ったりしてうまくいかないんです。よろしくお願いします。