a>0とする。
関数f(x)=|\(x^{3}\)-3*\(a^{2}\)*x|の-1≦x≦1における最大値をM(a)とする時
(1)M(a)をaを用いて表せ
(2)M(a)を最小にするaの値を求めよ。
という問題なんですが、
(1)
a<1の時 M(a)=|1-3\(a^{2}\)|
a>1の時 M(a)=2\(a^{3}\)
という答えでよいでしょうか?
まずf(x),f'(x)をもとめ、因数分解、増減表、図を書く。
ぐらいまでしか、わかっていません。
a>0とする。
関数f(x)=|\(x^{3}\)-3*\(a^{2}\)*x|の-1≦x≦1における最大値をM(a)とする時
(1)M(a)をaを用いて表せ
(2)M(a)を最小にするaの値を求めよ。
という問題なんですが、
(1)
a<1の時 M(a)=|1-3\(a^{2}\)|
a>1の時 M(a)=2\(a^{3}\)
という答えでよいでしょうか?
まずf(x),f'(x)をもとめ、因数分解、増減表、図を書く。
ぐらいまでしか、わかっていません。
a<1の時 M(a)=|1-3\(a^{2}\)|
a>1の時 M(a)=2\(a^{3}\)
これは違いますね。
では解答を
(1)
f(-x)=|(-x\()^{3}\)-3\(a^{2}\)(-x)|=|\(x^{3}\)-3\(a^{2}\)x|=f(x)だから
f(x)はy軸に対して対称である。
よって0≦x≦1に対して最大・最小を考えれば十分である。
g(x)=\(x^{3}\)-3\(a^{2}\)xの
0≦x≦1の最大、最小を求めます。
g'(x)=3(\(x^{2}\)-\(a^{2}\))
a≧1のとき
g(x)は単調減少である。
g(x)の最大値は、g(0)=0、最小値はg(1)=1-3\(a^{2}\)
0<a<1のとき
0 a 1
g'(x) - 0 +
g(x) 0 減少 -2\(a^{2}\) 増加 1-3\(a^{2}\)
よって
a≦1/\(\sqrt{\quad}\)3のとき
g(x)の最大値はg(1)=1-3\(a^{2}\)
g(x)の最小値はg(a)=-2\(a^{2}\)
1>a>1/\(\sqrt{\quad}\)3のとき
g(x)の最大値はg(1)=1-3\(a^{2}\)
g(x)の最小値はg(a)=-2\(a^{2}\)
よって
0<a≦1/\(\sqrt{\quad}\)3のとき
f(x)=|g(x)|の最大値
f(a)=2\(a^{2}\)、f(1)=1-3\(a^{2}\)
f(a)-f(1)=2\(a^{2}\)-(1-3\(a^{2}\))=5\(a^{2}\)-1
0<a≦1/\(\sqrt{\quad}\)5のとき
f(a)-f(1)≦0より
M(a)=1-3\(a^{2}\)
1/\(\sqrt{\quad}\)3≧a>1/\(\sqrt{\quad}\)5のとき
f(a)-f(1)>0より
M(a)=2\(a^{2}\)
1>a>1/\(\sqrt{\quad}\)3のとき
f(a)=2\(a^{2}\)、f(1)=1-3\(a^{2}\)
f(a)-f(1)=2\(a^{2}\)-(1-3\(a^{2}\))=5\(a^{2}\)-1>0だから
M(a)=2\(a^{2}\)
a≧1のとき
M(a)=3\(a^{2}\)-1
まとめると
0<a≦1/\(\sqrt{\quad}\)5のとき
M(a)=1-3\(a^{2}\)
1/\(\sqrt{\quad}\)5<a<1のとき
M(a)=2\(a^{2}\)
a≧1のとき
M(a)=3\(a^{2}\)-1
(2)
a≧1のとき、M(a)=3\(a^{2}\)-1≧3-1=2
0<a<1のときM(a)≧\(\frac{2}{5}\)
よってM(a)の最小値は\(\frac{2}{5}\)である。
(1) 0<a≦\(\frac{1}{2}\) のとき 1-3\(a^{2}\)
\(\frac{1}{2}\)<a≦1 のとき 2\(a^{3}\)
1<a のとき 3\(a^{2}\)-1
(2) \(\frac{1}{2}\)