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Mathematics Senior High

最大最小問題の解き方は、グラフを描く以外に (ア)みたいに( )^2の形を作るというのはよくあるパターンですか? その解き方のメリットとデメリットはなんですか?

1/12 #16 2:30 11 2 変数関数等式の条件がない場合,ある場合 (ア) (1) エリの関数P='+3 +4 - 6y+2の最小値を求めよ. また,そのときのェリの値 を示せ. 2)0x3.0Sys3のとき (1) の関数Pの最大値および最小値を求めよ. また,それぞれ の場合のェyの値を示せ. (3)エリの関数Q6ry +10g²-2x+2y+2の最小値を求めよ. また,そのときのエリ の値を示せ. ( 豊橋技科大) である. x+y=1, r200のとき、2y2の最小値は [ 最大値は (関西大理工系,改題) の2次の2変数関数 変数が2個以上あっても、等式の条件などなくてそれぞれ独立に(無関 に) 動けるとき,平方完成によって2次式で表された関数の最大・最小値を求めることができる.具 体的には、の2次式があるとき、まずその2次式をェの式と考えて (yは定数と見なす) 整理し, 平方完成する。 すると定数項はェを含まない」の式(2次式)で、それをリについて平方完成する。 等式の条件 1次の等式の条件が1個与えられたら, それを使ってどれか1文字を消去するのが原 則的な手法である。 (イ)の場合、等式の条件からェをで表すことができる. この際 (イ)☆消去される文字ェについている条件(20) に反映させるこのc ことを忘れないように,結局, (イ)は見かけは2変数関数であるが、実質的には1変数関数にすぎない。 解答() () ()のお =02121 23-00 p-table まずェについて整理 ⇒因に?ちがうする (ア) (1) P=x2 +4 +3y2-6y+2 =(x+2)2+3g2-6y-2=(x+2)243(y-193-5 これはx=-2,g=1のとき最小値5をとる Pa (2) ① は, x+2」が大きいほど, y-1が大きいほど大きい。よって 3 y=3のとき最大となり, 最大値は 3のとき,①はx=3, 52+3・22-5=32である. また, x=0 y=1のとき最小となり,最小値は 2-5=-1である。 (3) Q=2-2(3y+1)x+10y2+2y+2 =(x-(3y+1))-(3y+1)²+10y²+2y+2 0 ={z-(3y+1))2+y2-4y+1={(3y+1)+(y-2)2-3 y-2=0 かつェ= 3y +1, すなわち,y=2,x=7のときに最小値-3をとる (イ)x+y=1により,r=1-yx20,420により,Osysl x-2y2=1-g-2y=-2(y+1+1/ これは①のとき,y=1で最小値1-1-2=-2,y=0で最大値1をとる. 11 演習題(解答は p.59) まずェについて整理 ①ェを消去した方が、少しラク. 1-g-2y2に代入. w 実数x, y, zの間にx+2y+3z=7という関係があるとき,+y'+2の最小値 と、そのときのエリ, zの値を求めよ. (早大 人間科学) (イ) (1) +2y=10のとき,'+y2の最小値とそのときのx、yの値を求めよ。 (2) g (x)=15-50 とする. +2y=100,120 のとき, 2g(x)+g(x)の最大値、最小値とそのときのz,yの値を求めよ. 44 条件 しっかり (尾道大) (ア)(イ)とも1文字消去 をする。

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(イ)でx^2をかけて解かないのは、 解くのが難しいからですか?解けないからですか? 青い付箋の下に途中まで書いてみました!

03/15~ イ 22次不等式/不等式を解く一 (ア) 連立不等式22-3<0,3x²+2x-8>0を解け. x+6 (不等式 ->x+2を解け. I ○)についての不等式+3+3を解け. ( 摂南大法) (龍谷大理工) 2次不等式はグラフを補助に ax2+bx+c>0(a>0) を考えてみよう.y=ax2+bx+cのグラフとェ軸 との共有点の座標がα, B (α<B) であれば右のようになり, >0 となる範囲は, x<α またはβ<エ 2次不等式を解くとき, グラフを補助にすると分かりやすい. y=ax2+bx+c (大阪歯大) である.α,βはy=0の解、 つまり ax2+bx+c=0の2解である. まとめると 上の場合, ax2+bx+c=a(x-α) (x-β)と因数分解 される.a>0のとき, ax²+bx+c>O(エーα)(B)>0 で,この解は,「x<a, B<x」 (α, βの外側)となる. y>0\ 一方, y<0, つまり(x-α)(x-B) <0の解は,「a<x<B」 (α,Bの間)となる. 分数不等式 分母をはらえばよいが, 分母の符号で場合分けが必要である. /y>0 α B y < 0 絶対値がらみ (1) x+07/1917) Fre de グラフを描いて考えるのがよいだろう。(p.20) 解答 (ウ) IAI CB B <A <B x20 or xco でちびる (ア) [ 2x2-x-3<0 (x+1)=x^2(2)<x< [(x+1)(2x-3)<0 3x²+2x-8>0 (x+2)(3x-4)>0 解 .. -1<x<2/23 かつ「<-2または 1/43 <エ」 .. 4 3 2 ある : (x+3)(x-2)<0 x>0とから, 0<x<2 二側 (イ) 1°ェ>0のとき,両辺にを掛けて, x+6>x(x+2) :. x²+1-60 .. -3<x<2 -2 -1 ←このような問題では 43 I x² 問ではz≠0) を前提 で で 2°x<0 のとき, 両辺にェを掛けると1° と不等号の向きが逆になり, (3)(x-2)>0 :. x<-3または2<x x<0とから, x<-3 1,2°より, 答えは,x<-3 または 0<x<2 (ウ) まず,y=x+35とy=|z+3|の交点の座標を求める。 1°-3のとき, x2+3ェ-5=x+3 '+2x-8=0 ∴ (x+4)(x-2)=0 -3を満たす解を求めて, x=2 2°-3のとき,x2+3ェ-5=-(+3) :.x2+4x-2=0 3を満たす解を求めて, x=-2-√6 よって、右図のようになるから, 求める範囲は 2-6 または2≦x y=x2+3x-5 y y=|x+3| (1)x(x+6)>x2(x+2) x+6x0x03-29 -X3-x+6x20 6 10 ②グアクキース-1+1/2 -3 0 2 x -2-√6 x2+3-5=|x+3|を解く. 1の (ア)で使った方法よりも. 絶対値の中身の符号で場合分け した方がよい. y=x2+3x-5がy=|x+3の上 側にある範囲を求めればよい、 2 演習題(解答は p.54) (ア) 連立不等式2-4x+2>0, x'+2x-8<0 を解け. 8 (大阪経済大 ) (イ)キーのとき,不等式 (ウ) 不等式|ー2x-5| <ェ+1を解くと, <x-1の解は [ である. x+6 ( 東京都市大) である. (宮崎産業経営大) (ウ) グラフを活用. 35

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逆像法と順像法について。もし例題(ア)でx^2+4yではなく、x+4yという問題だったら、 (イ)と同じように xの値に±付きのルートが出てきて面倒なので、逆像法で解くということですか?

12 2変数関数/等式の条件が2次式の場合 (ア) 実数x,yがx'+y2 =1をみたすとき,r'+4yは(x,y)=(, をとり、(x,y)=(¯□¯)のとき最小値 |をとる. ■ のとき最大値 (東海大理工) (イ) 実数x,yがx-2xy+2y2=8を満たすとき, x+yの最大値と最小値を求めよ。 (名古屋学院大, 一部省略) 「等式の条件が2次の場合 (ア)の場合,1-y2としてェを消去すれば前問と同様に解ける.こ 実をもつまらな こでの範囲に制限がないから, yに反映させる条件はない, とすると大間違いである。 例えばy=2 とすると, z=-3となるがこれを満たす実数æは存在しない! つまり,ェが実数であるための条件220 を」に反映させる必要がある. (z が実数で存在する条件) 実数が一方, (イ)の場合、無理に1文字を消去して』をyで表せば,r=y±√8-y2というやっかいなもの が登場してしまう。こんなときは,次の手法が威力を発揮する. (「大学への数学」では“逆手流” と呼 んでいる) すま の地で さかて f(x, y) =0のとき,g(x,y)の取り得る値の範囲 I を求めるとする. ある値kについて, kがIの範囲に入る⇔ 「f(x, y) =0かつg (x, y) = k を満たす実数x, y が存在する」 本間の場合, f (x,y)=x²-2xy+2y2-8, g(x,y)=x+yであり,「」 から得られる kの条件 (範囲) がIになるわけである.なお, 逆手流については、詳しくは p.66. 解答 存在条件に (ア)存在条件(イ)有 Dしかない 次へ 実 (ア) '+y2=1により, r=1-y2 x 2 0 であるから, 1-y2≧0 .. -1≤y≤1 このとき,'+4y=(1-y2)+4y=-(y-2)2+5 よって, y=1 (このときx=0) のとき最大値 4 y=-1 (このときょ=0) のとき最小値 4 (イ) x+yがんという実数値を取り得る. ⇔rty=kかつ2ry+2y2=8 を満たす実数x, y が存在する。 ⇔-2ェ (k-x)+2(k-x)=8① (y=k-π・・・・・ ②) を満たす実数x が存在する. ここで, ①を整理すると, 52-6kr+2k2-8=0 ェの実数条件. な お,r'+y2=1は 右図の単位円を 表すことからも -1≦y≦1 が分かる. 1 〒1 並ん [② ②を使ってyを消去. なお,エが 実数なら②からが実数である から, が言える. これを満たす実数x が存在するための条件は,上式を2次方程式と見たと 少なくとも1つ実数解を持たな きの判別式をDとすると, D≧0であるから, D/4=(3k)2-5(2k2-80 .. k²≤40 ければならない. その条件は D.20. ..-2/10 ≦k≦2/10 よって、xtyの最大値は2/10 最小値は2/10 である。 D 12 演習題(解答はp.59) (ア),yが2+2y2=1 をみたすとき, 2x+3y2の最大値は [ である. ]で,最小値は (明海大 歯) (イ) (1) 実数x、yがェーry+y"-y-1=0 をみたすとき, yの最大値は 最小値は である. で. (愛知工大) (2) 実数ェリがェー2x+y=1を満たすとき,rtyの最大値は [ 最小値は (ア) 実数条件を忘れな いように. ( 広島工大) (イ) 逆手流を使う. である. 解答のかき方応 45 逆手流の逆像法 みる の 大阪

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(1)の答えで、 2枚目の写真の左の式を使っても大丈夫ですか?

3 定義、公式の証明- (1) 関数f(x)のx=αにおける微分係数の定義を述べよ。( (2) 関数f(x), g(x) が微分可能であるとする. 積の微分公式 {f(x)g(x)}=f'(x)g(x)+f(x)g'(x) を証明せよ. 宮崎大 (3) f(x)=x"(n=1, 2, 3, に対し,f'(x)=nzn-1であることを,数学的帰納法により IS (上智大理工) せ 定義をしっかり押さえておく 「連続」「微分可能」の定義をしっかり押さえておこう(p.34) 連続とはグラフがつながっている, 微分可能とはグラフがなめらか,というグラフのイメージをきち んと定式化したものである.なお,r=αで微分可能であれば, x=αで連続である.これは, f(ath)-f(a) lim{f(a+h)-f(a)}=lim ・h=f' (a) •0=0 ∴ limf(a+h)=f(a) h→0 h→0 h→0 と示すことができる. 逆は成り立たない (反例は,f(x)=|x-al). 公式を証明できるようにしておく 教科書に載っている公式を証明せよ,という意表をついた出題 もある。定義から微分の公式を証明させる問題が多いので,教科書で確認しておこう)() 解答する (9) + f(a+h)-f(a) (1) 極限値lim- h→0 x=αにおける微分係数といい、f'(α) と書く. が存在するとき,この値を関数f(x) の この極限値が存在するとき,関数 f(x)はx=αで微分可能である という. (2) f (x+h)g(x+h)-f(x)g(x) ①

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