問題:y=x3-12a2x+16が異なる3つの解をもつaの範囲。
解き方:
(極大値)×(極小値)<0
が範囲。
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そもそも、なんで、極値の積が負なら、
異なる3つの解をもつ条件になるのでしょうか。
また、”=”が、付かないのはなんで?
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解が3つはこんな感じ↓↓↓
このように、x軸が極値に重ならずに、極大と極小の間にあれば、
3つの解をもつことになるよね。
(極大)>0かつ(極小)<0
もしくは、
(極大)<0かつ(極小)>0
と極値が異符号のとき、すなわち、
(極大値)×(極小値)<0 は解が3つの条件
ということなんです。
解が2つは、
このx軸が、極値と重なっていたら、解は2つしかないね。

(ⅰ)は、(極大)=0 かつ (極小)<0 になって、
(ⅱ)は、(極大)>0 かつ (極小)=0 だから、
どちらも、
(極大)×(極小)=0
解き方で等号がない理由はここにあるんだよ。
(極大)×(極小)=0 は解が2つの条件
解が1つしかないのは次の2つ。
極値が、どちらも正:x軸 より上に極値がある
{(極大)>0}× {(極小)>0}>0
(極大)×(極小)>0
になるね。
また、
極値が、どちらも 負:x軸 より下に極値がある
これも、
{(極大)<0}× {(極小)<0}>0
(極大)×(極小)>0
になるね。
(極大)×(極小)>0 は解が1つの条件
解説)
問題:y=x3-12a2x+16が異なる3つの解をもつaの範囲。
まずは、微分して極値を出そう。
y'=3x2-12a2=0
y'=3(x2-4a2)=3(x-2a)(x+2a)=0
∴x=±2a
f(x)=x3 -12a2x +16 とおくと、
(極大値)×(極小値)<0
より、(どっちが極大、極小なのかは関係ない)
f(2a)×f(-2a)<0
{(2a)3 -12a2(2a) +16}{(-2a)3 -12a2(-2a) +16}<0
{8a3 -24a3 +16}{-8a3 +24a3 +16}<0
(-16a3 +16) (16a3 +16)<0
(a3 -1) (a3 +1)>0
(a-1)(a2 +a +1) (a+1)(a2 -a +1)>0
ここで、(a2 +a +1) と (a2 -a +1) は、
a2 ±a +1= (a±1/2)2 -1/4+4/4 = (a±1/2)2 +3/4 >0
と、aの値に関係なく正になるので、
aの範囲は,
(a-1) (a+1)>0
しか、関係してないね。
だから、aの範囲は、
∴-1<a, a<1
となるよ!
お疲れ様でした☆ ☆☆

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