2012年12月18日火曜日

数ⅡB:微分積分:3次関数が異なる3つの解を持つ条件。y=x^3-12a^2x+16が異なる3つの解をもつaの範囲。

数ⅡB:微分積分:3次関数が異なる3つの解を持つ条件。

 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。          
 
???????????????????????????????????????????????????
 そもそも、なんで、極値の積なら、
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?
 ???????????????????????????????????????????????????
解が3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
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)
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

解がしかないのは次の2つ。                            

極値が、どちらも: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 :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) (a2 -a +1)

     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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