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Mathematics Senior High

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子固定法 x,y,x+y≦2を同時に満たすx,yに対し, z=2zy+ax+4y の最大値を求めよ.ただし,aは負の定数とする。 逆手流使ってもやこしくなる (東京経済大,改題) 1文字固定法 例題 12 や 13 のときと違い,本間では2変数x、yの間には等式の関係はない. こういう本格的な2変数関数を扱うときの原則は, イコールの式じゃない とりあえず, 2変数のうちの1変数を固定してしまう (定数とする) という考え方である. 仮に,yが整数だとして本間を考えると,0,1,2の値を取る.そこで, y=0, 1, 2のそれぞれの場合について, æの1変数関数であるぇの最大値をそれぞれ Mo, M1,M2 とす ると,求める最大値は, Mo, M1, M2 のうちの最大のもの であることは明らかであろう.例えば,日本を3ブロックに分けたときのそれぞれの優勝者を Mo, M1, M2 とすると,日本一の者はこの3人の中にいるはず、ということである Mo, M1, M2 はいわばブロック予選の勝者で, そういう勝者を集めておこなった決勝戦の勝者こそが, 真のチャンピオンであるということである. 「とりあえず1文字を固定する」 というのは数学の重要な考え方の1つなので,きちんと身につけて おこう. 解答 y≧0, x+y≦2により, x≦2である。 よってxの範囲は, 0≦x≦2.......... ① とりあえずに固定すると, z=2ty+at+4y. これをyの1次関数と見て, ・・☆ z=(2t+4)y+at (0≦y≦2-t) 2t+4>0により, これは増加関数であるから, x を tに固定したときのzの最 大値は,y=2-tのときの (2t+4) (2-t)+at=-2t2+at+8 ・② である.ここで, tを動かす. すなわち、②をtの関数と見なす. ①により,tの 定義域は 0≦t≦2であり,この範囲では, α<0により②は減少関数であるから, t=0で最大値 8をとる. 以上により, 求める最大値は8である. ???? æを定数にする. (x を定数とす る) ②はブロック予選の優勝者 (たと ←えば 「x=1ブロック」の優勝者 はα+6である) 22, at はともに減少関数 (グ ラフを考えれば明らか ). 322 注 上の解答の流れをもう一度説明しよう. x0,y,x+y≦2を満たす点(x, y) は右図 網目部上にある. P(x, y) がこの網目部を動くと きのzの最大値を求めればよい. YA 2 2-t y=2-x とりあえずを固定 (右図ではx=t に固定) す ると,点Pは右図の太線分上を動く. このときの の最大値が②である。 図の太線分を,0≦t≦2で動 かせば、網目部全体を描くので,②を 0≦t≦2 で動 かしたときの最大値が求める値である. まとめると, 1°xtに固定, yの関数と見る. 2°y を動かして最大値を tで表す. 3°°の式を関数と見て、その最大値を求める. 14 演習題 (解答は p.60) 平面内の領域-1≦x1, -1sy≦1において 1-ax-by-axy 0 2 x x=t yが太線分上を動くとき,☆によ り はyの増加関数であるから, CO の最小値が正となるような定数a, b を座標とする点 (a, b) の範囲を図示せよ. y=2-tのとき最大となり, その 最大値が ② である. ( 東大文系) 1文字固定法の威力が分 かるはず. 47

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Mathematics Senior High

(2)の最後a=b=cはなんでabcは0ではないと言えるようになるんですか?

25 比例式と式の値 x+y (1) y+z x+x xy+yz+zx 5. 7 (0) の値を求めよ。 x² + y²+z² b+c c+a (2) a+b = a b のとき,この式の値を求めよ。 ・基本 24 指針条件の式は比例式であるから, (1) = とおくと x+y=5k, y+z=6k, z+x=7k 比例式はんとおくの方針で進める。 A これらの左辺は x, y, zが循環した形の式であるから,Aの辺々を加えてみる。 すると, x+y+z をんで表すことができる。 右下の検討 参照。 (2) も同様。 (1) x+y_y+z 2+x 5 解答 =kとおくと, k=0で 7 x+y=5k ①, y+z=6k... ②, z+x=7k (3 ①+②+③ から 2(x+y+z)=18k したがって x+y+z=9k ④ 4 ② ④③ ④ - 1 から, それぞれ x=3k, y = 2k, z=4k よって xy+yz+zx 6k2+8k2 +12k2 x2+y2+22 (3k)+(2k)+(4k)² 26k2 26 29k2 29 (2) 分母は0でないから b+c_cta a+b a = 0b+c=ak abc=0 = =kとおくと C 晶検討 47 ①~③の左辺は,x, y, z の循環形 (x→y→z→xと おくと次の式が得られる) になっている。循環形の 式は,辺々を加えたり、引 いたりすると,処理しや すくなることが多い。 <x:y: z=3:2:4から 3・2+2・4+43 32 +22 +42 と計算することもできる。 abc≠0 α = 0 かつ 6 = 0 かつ c≠0 1 J ①, c+a=bk ・・・ ②, a+b=ck ... ③ 2(a+b+c)=(a+b+c)k ①+②+③ から よって (a+b+c)(k-2)=0 ゆえに a+b+c=0 または k=2 よって k=- b+c= -a =-1 a a [1] a+b+c=0のとき b+c=-a 0の可能性があるから, 両辺をa+b+c で割っ てはいけない。 (*)k=2のとき, ① ② から b+c=2a, c+α=26 この2式の辺々を引いて b-a=2(a-b) C0-1-8 at 0-1-0. よって a=b [2] k=2のとき, ①-② から a=b(*) ② ③ から b=c よって, a=b=cが得られ, これは abc≠0を満たす (分母) ≠0の確認。 すべての実数a, b, c について成り立つ。 [1], [2] から, 求める式の値は -1, 2

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