高校数学Ⅱ
5分で解ける!極値をもつ3次関数のグラフと最大・最小に関する問題
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解説
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練習の解説授業
y'=0が異なる2実数解を持つか調べよう
y=-x3+3x2+9xについて、-3≦x≦4の範囲での最大値と最小値をグラフを書いて求めます。
まず、3次関数が極値をもつかどうかを調べる必要がありますね。
y'=-3x2+6x+9
=-3(x2+2x+3)
=-3(x-3)(x+1)
より、y'=0は、x=-1とx=3の異なる2実数解を持ちます。
つまり、3次関数は極値をもつことがわかりました。
x3の係数をみてグラフの概形を判断
次に、x3の係数が+か-かを見極め、グラフを書きましょう。今回は、
x3の係数は -1で0より小さい ので、下がって、上がって、下がるグラフになりますね。
極大値と極小値はどうなるかわかりますか? 下がって、上がって、下がるグラフをイメージすると、x=-1で極小値、x=3で極大値とわかりますね。
また、この問題では、-3≦x≦4の範囲で最大値と最小値を考えます。左端点はx=-3、右端点はx=4です。
x=-3,-1,3,4のときのyの値を求めると次のようになりますね。
求めた情報をもとにグラフをかいてみましょう。
あとはこのグラフを見ながら、最大値と最小値を探しましょう。最大値はx=±3でy=27、最小値はx=-1でy=-5と求まりますね。
3次関数の最大値・最小値を求める問題です。最大値・最小値を求めるには、グラフの概形をサッと書く必要があります。グラフを書く時のポイントは次の通りでした。