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数学 高校生

(イ)は(ア)とは違い逆像法で解いています。 結局どちらの問題もxとyの関係式を代入して文字を減らしています。 違いはなんでしょうか。 二次関数の問題において、(他の問題でも同じことが言えるのかもしれませんが…)逆像法じゃなきゃ解けない問題ってどう判断するんでしょうか。

t 122変数関数 / 等式の条件が2次式の場合 実数エリが+=1をみたすとき,'+4yは(x,y)= とり(x,y)=(,)のとき最小値 )のとき最大値 実数エリがェー2zy+2g2=8 を満たすとき,x+yの最大値と最小値を求めよ. をとる. (東海大・理, エ ( 名古屋学院大 (7719123 角入し 7 この先回ら #4 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間と同様に解ける。こ こで,x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, r2=-3となるがこれを満たす実数ェは存在しない! つまり、エが実数であるための条件≧0をリに反映させる必要がある。 (zが実数で存在する条件) 一方、(イ)の場合、無理に1文字を消去してェをリで表せば,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) 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 66. 解答量 (ア)+y2=1により, r2=1-y2 存在条件に →Dしかない (ア)有在条件(イ)有不 1次へ xxの 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 34 2-7 1 20 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x=0)のとき最小値 4 (xtyがんという実数値を取り得る. ←xty=kかつェー2xy+2y2=8 を満たす実数工y が存在する。 -1≦y≦1が分かる. ①る+300-8- ② 2ェ(k-1)+2(k-1) 2=8 ① (y=k-ェ・・・・・・②) を満たす実数が存在する。 ここで, ①を整理すると, 52-6kr+2k2-8=0 ②を使って”を消去.なお, ェが 実数なら②から」が実数である から が言える. これを満たす実数ェが存在するための条件は,上式をェの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, ければならない。 その条件は DZO. D/4-(3k)2-5(2k2-8)≥0 .. k²≤40 .. -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. 12 演習題(解答は p.59) (ア) エリが+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) 実数エリが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) (ア) 実数条件を忘れな (2) 実数x、yがェー2x+y=1を満たすとき,x+yの最大値は [ である. 最小値は いように、 ( 広島工大) (イ) 逆手流を使う. 解答のか 45 ¥4

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数学 高校生

出題者は、なんで少なくともひとつは1以上かどうかっていう問題を作ろうとしたんでしょうか?

12 不等式の証明/ABA-B≧0 a, b, e を正の実数とする. X= 3a+b 3b+c 3c+a Y= Z= a+3b' b+3c' c+3a について次の問いに答えなさい。 3 (1) 1/12 <X<3 を証明しなさい。 (2) X,Y,Zのうち、少なくともひとつは1以上であることを証明しなさい。 (3) <X+Y+Z<7 を証明しなさい。 5 3 差が0以上を示す (明治学院大径社法) A. Bがェの式として, A2Bを示すことを考えてみよう。このとき A-B20 を示すのが1つの定石である。 AとBを合流させることによって式変形の仕方の可能性が高 まるし、目標が0以上を示すことになるので、式変形の方針も定め易くなる.例えば,平方完成をして (実数)+(実数)の形を導いたり。 因数分解をして (正の数)×(正の数) の形を導いたりすればよい。 ■解答■ (1) x-1 = 3a+b 1 3(3a+b)-(a+3b) a+3b 3 3(a+3b) 3a+b a+3b 3-X=3- よって、1/32<x<3 8a 3(a+3b) >0 8b →0 a+3b a+3b 3Ca+3b)-(3a+b) a b は正の実数 X7.299 3/776 ← (2-0)za) (2+)=0 83000 3a+b (2) X-1= 3a+b-(a+36) --l= 2(a-b) a+3b a+3b a+3b すべての 同様にして, Y-1- 2(b-c) Z-16 2(c-a) 6+3c 分子の正 c+3a a,b,cのうちでαが最大のとき,bであるから X21 (a-b>0) a. b c のうちでもが最大のとき, beであるから 21 ) a,b,cのうちでcが最大のとき, c2aであるからZ21 (0-1) したがって, X, Y, Zのうち, 少なくともひとつは1以上である。 (3) (1)により, 1/32<x<3, 1/3 <<3, 1/32 <Z<3が成り立つ。 これ以降, 背理法を用いてもよい X <1 かつY <1 かつて<1と仮 定すると, a<bかつb<cかつ <a が成り立つ。 a<bかつb<cのときa<cと なるが,これはに矛盾する X21のときは,Y/1/32 1/3 とから、X+Y+Z>1+ 1 1 5 + Y, Zについても Xにおいて文 字を入れ換えただけだから, Xと 同様の不等式が成り立つ。 3 3 3 Y≧1, Z≧1のときも同様である。 また,ab.cのうちの最小のものに着目すれば(2)と同様にして,X,Y,Zの与式の左は 11/13 うち、少なくともひとつは1以下であることが分かる. X1のときは,Y <3, Z <3 とから,X+Y+Z<1+3+3=7 +1から出 てきた。 右辺の7は, 3+3+1 か ら出てくることに着目、 Zのときも同様である。 12 演習題(解答は p.28) (1)400のとき、不等式+2b+ab2 を証明せよ。また、等号が成り立つ のはどのようなときか (2) a,bを実数とする。不等式+1+12√(a-1)2+(6-1)を証明せよ。 また、等号が成り立つのはどのようなときか (2) 0以上なので (左)(右)20を ( 東北学院大) 示せばよい。 19

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数学 高校生

比例式 、サイクリックな式の本質は、 軌跡領域の逆像法でパラメータの存在条件を考える時と同じですか?

11 比例式, サイクリックな式 xy+yz+zx (ア) x+4y y+4z z+8エ 3 をみたす正の実数x, y, z について, 2+12+22 6 4 (椙山女学園大) である. I (イ) y Z y+z 2+1 このとき,この式の値は,x+y+z=0のとき x+y x+y+z=0 の (麻布大獣医) とき である. 比例式はとおく 条件式が ==形(ry:z=a:b:cを意味する比例式)で与えら abc れたときには、この分数式の値をkとおくのが定石で、こうすると計算にのせやすい。 サイクリックな式 (イ)の式の値をとおくと,r=k(y+z) などとなる.ここで, x,y,zをそれぞれy,z, xに入れ替えていくと, x=k(y+z) ⑦ y=k(z+x) ⇒ z=k(rty)..・・・・ウ となり,もう1回やると⑦⑦になる. このように,文字がグルグル回る, ア~⑦を サイクリックな式を言うが、この3式を辺ごとに加えると対称式になり,扱い易くなる. 解答 (ア) x+4y y+4z 2+8x 3 =k (k>0) とおくと, x, y, zが正により, k>0 6 4 x+4y=3k ①y+4z=6k... ②, z+8x=4k...... ③ ①によりェ=3k-4y で, これと③から z = 4k-8=32y-20k これを②に代入して, y+4(32y-20k)=6k 等式の条件は,文字を消去するの が原則 86 2 129 3 y= -k= ==k, I=3k-- 4 -k, z=4k- -k= -k 3 3 E そのままk=31 (1>0) とおいて,r=l, y=21,z=4l 大変 1-21+21-41+41.1 _2+8+4 14 2 よって, 求値式= = 2+(21)+(41) 2 1+4+16 21 23 I (イ) y 2 =k...... ① とおくと, y+z z+x x+y x=k(y+z) +42-6 2+8x-4f 1 k>o ②,y=k (z+x)...... ③, z=k(x+y)......④ ②+③ + ④により,x+y+z=2k(x+y+z) 1°x+y+z≠0のときは, これで割って,k= 1 2 2° x+y+z=0 のとき, y+z=-xとなり,①によりk=-1 注1°のとき,②③によりx-y=1/2 (y-x)となるから,r=y よって①とから,r=y=z となる. ←前文参照. 11 演習題 (解答は p.28) y+4(223-200 36 b+c c+a a+b b+c とする.このとき、 の値は (1) であり,a+b+c=0 a b C a a+b+c+6abc のときの の値を求めると (2) である. (福岡大) (b+c)a 後半は1文字消去すれば 解決する。

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