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微分関数の増減

    数学 琉球大 (id: 848) (2025年4月23日16:56)
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    微分関数増減からの問題です 何卒よろしくお願いします

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    数学 琉球大 (id: 848) (2025年4月24日0:11)
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    条件から f'(x)=-1/x^2+ae^(-ax) ∴f'(x)=0のとき {e^(ax)}/x^2=a (A) ここでa≦0のとき、(A)を満たす実数xは存在しないことから a>0 (B) そこで g(x)={e^(ax)}/x^2 と置き、(B)に注意して 直線 y=a (C) が y=g(x) (D) のグラフと、(C)の上下に(D)のグラフが 存在するような交点を持つ条件を考えます。 (D)より g'(x)={(ax^2)e^(ax)-2xe^(ax)}/x^4 ={(ax-2)e^(ax)}/x^3 ∴g(x)は極小値 g(2/a)=(1/4)(ae)^2 を取り、更に lim[x→+0]g(x)=∞ ∴求める条件は (1/4)(ae)^2<a これを解いて、求めるaの値の範囲は 0<a<4/e^2 となります。

    数学 琉球大 (id: 848) (2025年4月24日0:11)
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    こんな解き方をして楽しいのか疑問ですが

    回答

    くさぼうぼう : (id: 1236) (2025年4月23日17:28)
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    数学 琉球大 さん、こんにちは。初めての方ですね。よろしく。 ここは質問箱なので…丸投げは…ちょっと…なのです。他の方の質問も参考にしてください。 全く手がつかないわけでもないでしょうから(微分はできたとか、増減表までは書けたとか)、あなたがやったノートを写真でアップして見せてくれるのが一番いいのですが。あなたがわかっているところまで解説を書かないで済みますしね。それと、解答はお持ちでないのですか?あるのなら、解説のページもアップして、ここまでは理解できるのだがその先のここがわからない、とか、具体的に質問してください。ここでは会話型を目指しています。やりとりしながら、納得がいくまでおつきあいしますよ。 質問のページから、質問文の編集や写真の追加などできます。お待ちしています。 ====================== ノート、拝見しました。 ちょっと方向性が見えず、理解できません、ゴメン。 $f'(x)=0$ から $a=\cdots$ と変形していますが、そうではなく、 $f'(x)=0$ になるようなxを求める方向で考えないことには、極値の話ができません。 $f'(x)=0$ となるのは $\sin x=\dfrac{1}{a}$ の時です。$0<\dfrac{1}{a}<1$ ですから、これを満たすxは0からπの間に2つありますね。第1象限にある方をθ、第2象限にある方をφとすると、φ=πーθですよ。 これで増減表が書けます。xの欄は0、θ、φ、2πを書きます。f'(x)の欄に+、-、0を書き込めば、x=φで極小になることが分かります。極小値を計算します。極小値=φー$\sqrt{a^2-1}$ がえられるので、=0としてやって、φ=πーθも代入すれば「極小値が0」ということから $\sqrt{a^2-1}=\pi-\theta$ が得られるでしょう。途中は自分でやってみてくださいね。行き詰まったら、ここがわからないと、ノートを見せてくれるかコメント欄に再質問してください。極大値は増減表よりx=θで取るのでf(θ)を計算します。ここに今求まったことを当てはめれば、極大値=πと求まるはずです。 じゃ、出来るだけ自分で計算しながら考えて、行き詰まったら、そこまでのノートをアップして見せてください。がんばって!
    数学 琉球大 (id: 848) (2025年4月23日20:12)
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    ここまでは考えました https://imgur.com/a/UldSswF

    くさぼうぼう : (id: 1236) (2025年4月23日21:20)
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    あなたの答案、見ました。方針がよくわからないので、できたら詳しく知りたいですが。私の方針を上の回答に追記したので読んでください。

    数学 琉球大 (id: 848) (2025年4月24日0:06)
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    条件から f'(x)=1-asinx ∴f'(x)=0のとき sinx=1/a (A) ここで a>1 0<x<2π (B) より、(A)の解は x=α,π-α(但し、0<α<π/2) と置くことができます。 さて、このとき(B)における f(x)の増減表を考えると、f(x)は x=αで極大、x=π-αで極小 となるので、条件から f(π-α)=π-α-acosα=0 ∴α+acosα=π (C) (C)より、求める極大値は f(α)=α+acosα=π となります。

    数学 琉球大 (id: 848) (2025年4月24日0:08)
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    こんな解き方をして楽しいのか疑問ですが

    くさぼうぼう : (id: 1236) (2025年4月24日9:31)
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    あなたの答案のコメント、拝見しました。それでいいと思います。 次のコメント「楽しいのか疑問ですが」って?? 楽しくなかったのかな? これで解決? またどうぞ! 私に対するコメントは、私の解答の下のコメント欄でいいです。質問の下のコメント欄には書かなくても大丈夫ですよ。

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