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2018年10月17日

23031 大人のさび落とし 3次関数が 極大値 極小値 を 持つ条件。




雨の日の スローライフの部屋


3次関数が 極値を 持つ条件


f(x) があって

この3次関数が 極大も 極小も 

持たないように

kの範囲を 定めよ


3次関数を

一回微分すると 2次関数に なるですよ

この 2次関数は 傾きを 調べるためなんですが




2次関数のところで

判別式=Dとしてですね

D>0 異なる 2実解

D=0 重解

D<0 虚解




ナタメ


HPNX0001.JPG



3次関数の1回微分の 2次関数


f’(x)=0 の 解は 極値なので

こんな感じで

HPNX0002.JPG



それを 踏まえると

今回は

一回微分の判別式D<=0の範囲になるから


HPNX0003.JPG



計算してですよ

判別式 Dが <=0 何だから

不等式を 解くと
HPNX0004.JPG



わたしんとこは

数直線を 多用しています


HPNX0005.JPG



こんな範囲で



HPNX0006.JPG



今度は

逆に

極大値と 極小値を 持つには

aは どんな範囲でしょう

3次関数の 一回微分

普段 傾きを調べるところ

ですよね


=0 になるときが

極値の 可能があるんですが


二次関数の 性質で

f’(x)=0 の 2次関数のん判別式

D>0 の時は
 
異なる 2実解

この 2実解は f’(x)=0 のところだから

極値


極大値 と 極小値



HPNX0007.JPG



y’を 求めて

HPNX0008.JPG



判別式を とるでしょ



HPNX0009.JPG



これがさ
 
D>0 になればいいのだから


HPNX0010.JPG



数直線で

不等式を解いたら


HPNX0011.JPG



こんなですか

HPNX0012.JPG




次はね

3次関数が

極大値 極小値 を 持つ理由を述べ


極大値と 極小値を 結んだ

線分の 3等分点を P,Q,として

線分PQ (両端含む ) が

y 軸と まじわるaの範囲を もとめよ


HPNX0013.JPG



休む?

え いいから 行ってくれ


はい


ではですよ

ダイジョカナ


(1)はさ

極大と 極小を 持つだから

3次関数の 一回微分の 2次関数を

=0 と置いて

判別式を とると

D>0 になるはずなんだよ


HPNX0014.JPG


計算してくでしょ


HPNX0015.JPG



四角で 囲った 変な 式を見ていただいて

D>0 になるから

極大と 極小を 持つ






HPNX0001 (1).JPG




つぎが 問題なんだけどさ



ちょっと やすんでもいい

あ〜

今日は ゆるいな

チョメチョメを 入れない コーヒーなんて



ない


しょうがないな






HPNX0017.JPG



xの 3乗の係数は 正だから

N字形

極大から

極小に

線を 引いて

x座標の値で

極大を α 極小を β

 Pを x1

 Qを x2 とすれば




HPNX0018.JPG




分点座標の 公式が あたじゃナイスカ


HPNX0019.JPG



x1 と x2 を 


分点座標表示するでしょ


HPNX0020.JPG



それで

x1 と x2 が  y軸を挟んでいる

とすれば

x座標の 符号が ちがうから

掛ければ マイナスになる または 0


HPNX0021.JPG



そこで

分点座標 x1とx2を 掛けると 0以下


HPNX0022.JPG





ちょっと置いといて

α と β を 使いましたため

3次関数の 一回微分の 2次関数

これを =0 と置いて

極大と 極小 があるんだから


HPNX0023.JPG



解と係数の関係で

2次方程式を 起してくると


係数比較から


HPNX0024.JPG



α+β=-4a

αβ=-4


HPNX0025.JPG



これで

さっき 置いといたのを 持ってきて

展開するでしょ

αβ=-4 を 代入して


HPNX0026.JPG



今度は

α+β と αβを 使って


α+βは 文字aを 含んでいるので


HPNX0027.JPG



aの入った 不等式が 出て来て
HPNX0028.JPG



ソレゾレ

各因数=0の値を

分母を 有理化して


有理化 ( 1を 掛けても 値は 変わらない)


HPNX0029.JPG



数直線を利用して

こんな感じですか

HPNX0030.JPG



次はね
グラフが

図で示されていて

3次関数の 係数 a,b,c,d,の各符号を

調べなさい

HPNX0031.JPG



まず 形状から

xの 3次の 係数は 正

だから

a>0


HPNX0032.JPG




このグラフは

極値が 二つある

x座標で考えて

ソレゾレ α 、 β 、 とすれば

α>0、 β>0、

HPNX0033.JPG





3次関数の 一回微分の2次関数を

=0と 置いたものは

二つの 極値を持つのだから

係数比較で



HPNX0034.JPG



先頭の 係数を 揃えて


HPNX0035.JPG



諸条件から

a>0, b<0, C>0,


HPNX0036.JPG






dは 

x=0 f(x)に代入したらさ

dは y 切片なんだね


d>0 


a>0 b<0 C>0 d>0



HPNX0037.JPG


お疲れ様です。











( 晴れ部屋へ 家庭菜園5F 4F 3F 2F 1 Fざっかや

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