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数学 高校生

(2)の解答部分に書いてある、「等号は同時に成立しない」と書かれているのは何故ですか?

基礎問 138 第5章 微分法 76 三角関数の最大・最小(ⅡI) COSに対して,次の問いに答えよ. sin x+cos x (1) t=sin+cosx とおくとき, f(x) をtで表せ. (2) f(x) 0≦x≦における最大値と最小値を求めよ. f(x)= 12のポイントをみると, (1) がなくても,まず, おきかえることを考 えた方がよいでしょう. (1) f(x) は sinz と COS をとりかえても同じ式ですから, sin., COS に関する対称式 (数学Ⅰ・A5)といえます. だから, f(x) は sinz+coszとsin.rcos』の式で表せます。数学Ⅰ・A70 によれば, sin Icosェは sinz+coszで表すことができます。 (1)は,このことをいって いるのです。 数学Ⅰ・A3 のに「式の特徴を見ぬく力」が大切であるとかいてお いたのは、こういうときのためなのです. 解答 (1) 2=1+2sinrcosx より sinrcosr= =1/(-1) 1/22 このとき sin+cosm =(sin'x+cos'z)2-2sin' rcos'r -1-2/2 (2²-1² =-1/(t²-21²-1) よって、f(x)=-2t-1 -2t (2) t = √/2 sin (x + 7 ) において sin'x+cos'x=1 数学ⅡI・B59 : 三角関数の合成 5π 4 -ssin(x+4) 1 π 0≤x≤ b, 4≤x+² :: -1≤t≤√2 - 2t 次に,g(t)=-2t-1 g'(t)=- TC 4 ポイント 演習問題 76 S (右図参照) とおくと だから. 2(31¹-2t²+1) (t¹-2t²-1)² -2(t-2t²-1)-(-2t)(4t³-4t) (t4-2t²-1)² 57 TL √2 2{2t^+(t2-1)2} (t²-2t²-1)² ここで202-1)2 ≧0であり, 等号は同時に成立しないので 2t¹+(t²-1)²>0 ゆえに g'(t)>0 となり, g(t) は単調増加. 139 よって、t=√2 すなわち,=Tのとき、最大値2√2 t=-1 すなわち, x=Tのとき, 最小値-1 注 (2)において, g' (t) > 0 でも,g '(t)≧0 でも,大ざっぱにとらえれ ば,「単調増加」 ですから, 2≧0, (t2-1)2≧0より 2t+(t2-1)≧0」 でもよいのでしょうが,やはり, 等号が成りたたな いのは事実ですから、 解答はきちんとかいておきました. f'(x) ≧0 となるの範囲でf(x) は単調増加 f(x)= sinr-cosr について,次の問いに答えよ. 2+sinr cosr (1) sinz-cos.x=t とおくとき, f(x) をtで表せ. (2) f(x) の最大値 最小値を求めよ. 第5章

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数学 高校生

(2)で、左辺は〜というところの 「x、yの対称式」というのは何ですか? あと、なぜ「x≦yとする」とできるのですか?

練習 次の等式を満たす自然数x,yの組をすべて求めよ。 142 (1) x2+2xy+3y²=27 (1) x2+2xy+3y²=27 から (x+y)2+2y²=27 よって (x+y)2=27-2y2 ① (x+y)^2≧0であるから 27-2y2≧0 この不等式を満たす自然数 y は [1] y=1のとき, ① から よって x+1=±5 [2] y=2のとき, ① から これを満たす自然数xはない。 [3] y=3のとき, ① から よって x+3=±3 [1]~[3] から 別解 x2 +2xy+3y²=27 から ...... D 4 (2) x2+3xy+y2=44 (x,y)=(4,1) ゆえに y=1, 2,3 (x+1)=25 xは自然数であるから x=4 (x+2)=19 (x+3)=9 これを満たす自然数xはない。 x2+2yx+3y²-27=0 xが自然数であるとき,xの2次方程式 ② は実数解をもつか ら、②の判別式をDとすると D≧0 ここで よって, D≧0から -2y2+27 ≧ 0 ゆえに 2y2≦27 以後の解答は同様。 (2) 左辺は x,yの対称式であるから,xy とすると x2+3x.x+x2≦x2+xy+y2=44 =y2-1・(3y²-27)=-2y2+27 よって 5x244 この不等式を満たす自然数xは x=1, 2 [1] x=1のとき, 等式は 1+3y+y2=44 よって y2+3y-43=0 ゆえに y= このyの値は不適。 3±√32-4·1· (−43) 2・1 2y2≦27 -3±√181 2 ←(x2+2xy+y2)+2y2 =27 ←(実数) 20 ←y² ≤² ²≤2/7 = ←各yの値を ① に代入。 =13.5 ←x+2=±√19 ←x=0, -6 ←判別式 D≧0を利用し てyの値を絞り込む方 法。 検討 (2) 等式から x2=44-(3xy+y2) 3xy+y²≥3·1·1+1²=4 からx≦44-4=40 よって x=1, 2,3,4,5,6 この方針の場合、xの値 が多くなって、yの値を 求めるのも大変になる。

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