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■34178 / inTopicNo.1)  微分積分
  
□投稿者/ Yasu 一般人(6回)-(2008/07/09(Wed) 07:52:23)
    微分積分の問題です。

    「関数cx/x^2+ax+bはx=1で極小値1/2をとる。この時
    @aをcで表せ。またbの値を調べよ。
    Aこの関数の変曲点の個数を調べよ。」

    @でb=1,a=2c-2と出したのですが、Aでa=2c-2、c=a/2+1を代入して因数分解しようとうまく因数分解できません。
    どなたか解き方を教えて頂ければ助かります。
    よろしくお願いします。

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■34187 / inTopicNo.2)  Re[1]: 微分積分
□投稿者/ WIZ 付き人(75回)-(2008/07/09(Wed) 11:03:26)
    f(x) = (cx/x^2)+ax+b = (c/x)+ax+bでしょうか?
    f(x) = cx/(x^2+ax+b)でしょうか?

    (1)f(x) = (c/x)+ax+bの場合
    f'(x) = (-c/x^2)+aです。f'(x) = 0となるのは、a ≠ 0が必要で、x = ±√(c/a)です。
    f'(1) = 0となる必要がありますので、√(c/a) = 1です。よってc = aです。
    f(1) = (a/1)+a+b = 2a+b = 1/2です。よってb = 1/2-2aです。
    aの正負に分けて増減表を作れば分かりますが、x = ±√(c/a)の一方は極大で他方は極小です。
    よって変曲点はありません。

    (2)f(x) = cx/(x^2+ax+b)の場合
    f'(x) = {c(x^2+ax+b)-cx(2x+a)}/(x^2+ax+b)^2 = c(-2x^2+b)/(x^2+ax+b)^2
    f'(x) = 0となるのは、x = ±√(b/2)です。
    f'(1) = 0となる必要がありますので、√(b/2) = 1です。よってb = 2です。
    f(1) = c*1/(1+a+2) = c/(a+3) = 1/2で、a ≠ -3が必要です。
    2c = a+3より、a = 2c-3です。
    cの正負に分けて増減表を作れば分かりますが、x = ±√(b/2)の一方は極大で他方は極小です。
    よって変曲点はありません。
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■34191 / inTopicNo.3)  Re[1]: 微分積分
□投稿者/ 豆 付き人(54回)-(2008/07/09(Wed) 15:54:02)
    問題の関数をf(x)とおいたとき、f"(x)=0となる
    重根以外の根がいくつあるかと言うことなので、
    因数分解しなくても、f”(x)の分子をg(x)としたとき、
    g(x)の増減が分かればg(x)=0の根の数が
    分かると思います。
    但し、分母=0とならないよう場合分けは注意
    が必要かな。

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■34207 / inTopicNo.4)  Re[2]: 微分積分
□投稿者/ Yasu 一般人(7回)-(2008/07/10(Thu) 10:31:50)
    f(x) = cx/(x^2+ax+b)の方です、すみません。
    参加して頂いてありがとうございます。

    WIZさんの

    > (2)f(x) = cx/(x^2+ax+b)の場合
    > f'(x) = {c(x^2+ax+b)-cx(2x+a)}/(x^2+ax+b)^2
    = c(-2x^2+b)/(x^2+ax+b)^2ではなく

    = c(-x^2+b)/(x^2+ax+b)^2…@
    となると思うのですが…。
    この場合、b=1 a=2c-2になりますよね。

    WIZさん、豆さんの意見を参考に、@をもとに計算してみると、
    f''(x)=-(acx^2+4cx+ac)/(x^2+ax+1)^3
    これにa=2c-2を代入して、
    f''(x)=-c{2(c-1)x^2+4x+2(c-1)}/{x^2+2(c-1)x+1}

    分子・分母の2次方程式の解を調べて、Cの値によって場合分けすると
    変曲点の個数は
    0<c<1,1<c<2の時 2個
    c=1,2の時 1個
    c<=0 2<Cの時 0個(変曲点なし)

    というのはどうでしょうか?


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■34211 / inTopicNo.5)  Re[3]: 微分積分
□投稿者/ WIZ 付き人(81回)-(2008/07/10(Thu) 12:34:10)
    f'(x) = c(-x^2+b)/(x^2+ax+b)^2ですね。
    間違った書き込みをしてしまい申し訳ありませんでした。
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■34235 / inTopicNo.6)  Re[4]: 微分積分
□投稿者/ 豆 付き人(55回)-(2008/07/11(Fri) 08:57:04)
    f"(x)の計算合ってますか?
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■34236 / inTopicNo.7)  Re[5]: 微分積分
□投稿者/ Yasu 一般人(8回)-(2008/07/11(Fri) 10:23:46)
    すみません、計算間違ってました・・・。
    -2をかけていなくて、計算すると、
    f''(x)=-2cx(x^2+ax+1)^2-2(-cx^2+c)(x^2+ax+1)(2x+a)/(x^2+ax+1)^4
    =c(3x^3-2ax^2-6x-2a)/(x^2+ax+1)^3
    でした。
    もう、この後にa=2c-2を代入しても、c=a/2+1を代入しても、分子の式が3次なので判別式も使えず、増減表をつくってもわからず、もうだめです…。

    どなたか、助けてください・・・。
    お願いします。
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■34237 / inTopicNo.8)  Re[6]: 微分積分
□投稿者/ WIZ 付き人(84回)-(2008/07/11(Fri) 12:16:22)
    f'(x) = c(-x^2+1)/(x^2+ax+1)^2
    f''(x) = c{(-2x)(x^2+ax+1)^2-(-x^2+1)*2(x^2+ax+1)(2x+a)}/(x^2+ax+1)^4
    = c{(-2x)(x^2+ax+1)-2(-x^2+1)(2x+a)}/(x^2+ax+1)^3
    = 2c{(-x^3-ax^2-x)-(-2x^3-ax^2+2x+a)}/(x^2+ax+1)^3
    = 2c{x^3-3x+a}/(x^2+ax+1)^3
    となると思います。

    x^3-3x+a = 0を解くには3次方程式の解法(カルダノの公式など)を知っている必要があります。

    3次方程式の解法を知らないという前提とすると、g(x) = x^3-3x+aと3次関数と見なして
    g(x)の増減を調べて、g(x) = 0となる xがいくつあるか決定します。

    g'(x) = 3x^2-3 = 3(x^2-1)ですから、
    x < -1 ⇒ g'(x) > 0 ⇒ g(x)は増加
    x = -1 ⇒ g'(x) = 0 ⇒ g(x)は極大
    -1 < x < 1 ⇒ g'(x) < 0 ⇒ g(x)は減少
    x = 1 ⇒ g'(x) = 0 ⇒ g(x)は極小
    1 < x ⇒ g'(x) > 0 ⇒ g(x)は増加

    極大が正で、極小が負なら、g(x) = 0となる xは3個
    g(-1) = a+2 > 0かつ、g(1) = a-2 < 0、すなわち-2 < a < 2です。

    極大が正で、極小が0なら、g(x) = 0となる xは2個
    g(-1) = a+2 > 0かつ、g(1) = a-2 = 0、すなわちa = 2です。

    極大が0で、極小が負なら、g(x) = 0となる xは2個
    g(-1) = a+2 = 0かつ、g(1) = a-2 < 0、すなわちa = -2です。

    極大が0で、極小が0なら、g(x) = 0となる xは1個
    g(-1) = a+2 = 0かつ、g(1) = a-2 = 0、これは不可能です。

    以上でf''(x) = 0となるaの範囲も決定できるかもしれません。
    計算間違いしていたらごめんなさい。
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■34253 / inTopicNo.9)  Re[7]: 微分積分
□投稿者/ Yasu 一般人(9回)-(2008/07/12(Sat) 14:45:09)
    WIZさん、分かりました!
    本当にありがとうございます!
    お手数をおかけしてしまい、
    また計算間違いをしてて、大変申し訳ないです・・・。

    本当に重ねてありがとうございました。m(_ _)m
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■34292 / inTopicNo.10)  Re[2]: 微分積分
□投稿者/ 豆 付き人(56回)-(2008/07/14(Mon) 07:06:47)
    34191でコメントしましたがa=±2は要注意です。
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