質問<3272>
「「最小」」
日付 2006/6/25
質問者 なおひ


急ぎです。すいませんお願いします。

曲線y=\(x^{3}\)上の点P(t,\(t^{3}\)) (0<t<1)をとる。
A(1,1),B(-1,-1),∠BPA=θとする。

(1)tanθをtで表せ。

(2)θが最小となるときのtの値を求めよ。

が、解りません。どなたか教えてください。

★完全解答希望★

お便り
日付 2006/7/26
回答者 主夫


曲線y=\(x^{3}\)上の点P(t,\(t^{3}\)) (0<t<1)をとる。
A(1,1),B(-1,-1),∠BPA=θとする。

(1)tanθをtで表せ。
直線APの傾きは
(\(t^{3}\)-1)/(t-1)=\(t^{2}\)+t+1 (∵t≠1)であり,
tanα=\(t^{2}\)+t+1 とおく.
他方,直線BPの傾きは
(\(t^{3}\)+1)/(t+1)=\(t^{2}\)-t+1 (∵t≠-1)であり,
tanβ=\(t^{2}\)+t+1 とおく.

0<t<1より,π/2<θ<π 
となるから(APとBPのなす角の補角がθ),←この辺の記述が曖昧です
tanθ
=tan(π-(α-β))
=-tan(α-β)
=-{(\(t^{2}\)+t+1)-(\(t^{2}\)-t+1)}/{1+(\(t^{2}\)+t+1)(\(t^{2}\)-t+1)}
=-2t/(\(t^{4}\)+\(t^{2}\)+2)

(2)θが最小となるときのtの値を求めよ。
このときtanθも最小となるから,
f(t)=-2t/(\(t^{4}\)+\(t^{2}\)+2) とおいて
0<t<1の範囲でf(t)の最小値を求めればよい.
f'(t)=(4\(t^{4}\)+2\(t^{2}\)-4)/(\(t^{4}\)+\(t^{2}\)+2) より
f'(t)=0 となるのは
t=(\(\sqrt{\quad}\)5-1)/2 のときである.
0<t<1に注意して増減表を書くと(省略)
t=(\(\sqrt{\quad}\)5-1)/2 のとき最小値をとる.

あんまり自信ありませんので,どなたか検証していただけるとありがたいです.