質問<595>2001/8/5
from=波乗り
「微分可能と極値」
f(x) = { x^3sin1/x + xsinx (x=/=0) { 0 (x=0) で与えられているとき、 (1)f(x)はx=0で微分可能である事を示し、f'(0)を求めよ。 (2)f(x)はx=0で極小値をもつことを示せ。 ------------------------------------------------ とゆう問題があったのですが、まず(1)で、微分可能を示すにはこの 場合どうすればいいのですか。教えてください。 次に(2)で、x=0で極小値もつことがいえるためには何がいえれば いいんですか? 結構がんばってはみたんですが・・・おねがいします!
お返事2001/8/9
from=武田
未解決問題に移します。T.Kさんとd3さんからアドバイスを いただきました。感謝!!
お便り2001/8/11
from=T.K
ぱっとみただけなのでなんとも言えません。 これから考えてみますが思いついたものを書きます (1)平均値の定理の利用。lim[x->0]f(x)=f(0) を示せばよい(?) (2) f(x) = (x^2)*{x*sin(1/x) + sin(x)/x} と書くと 0<|x|<1 のとき {...}>0 であることがわかる。 こんな感じのものを使うのではないでしょうか。。
お便り2001/8/11
from=d3
(1)f(x)はx=0で微分可能である事を示し、f'(0)を求めよ。 微分可能を示すには, x=0で連続だということ(x→±0のとき,f(x)→f(0))をまずいいます. 次に,x→±0ときの(f(x)-f(0))/xの極限が存在し等しいことをいいます. まず, │sinΘ│≦1なので, x≠0のとき, │x^3sin1/x + xsinx│≦│x^3sin1/x│ +│ xsinx│≦│x^3│+│ x│ これから,x→±0のとき,f(x)→0(=f(0)). したがって,連続性はいえました. x≠0のとき, (f(x)-f(0))/x=x^2sin1/x + sinx │(f(x)-f(0))/x│≦│x^2sin1/x + sinx│≦│x^2│+│sinx │ これから,x→±0のとき,│(f(x)-f(0))/x│→0. したがって,x=0で,微分可能です.f’(0)は存在して,0です. (2)f(x)はx=0で極小値をもつことを示せ。 x=0で極小値もつことがいえるためには何がいえれば いいんですか? それは,f’(x)がx=0で,符号を-から+に符号を変える, ということを示せばいいです. ですが,ちょっとやってみましたが, 問題がもっと難しくなってしまいました. 方針を変更して, 0<xで,f(-x)=f(x)(偶関数)なので, 0<x<1のとき,f(x)>0を示します. f(x)=x^3sin1/x + xsinx=x^2(xsin1/x + sinx/x) g(x):=sinx/xとおくと, xsin1/x + sinx/x=g(1/x)+g(x)です. ここで,y=sinx上の点(t,sint)と原点を結んだ直線の傾きは, g(t)となりますが,(y=sinxのグラフをかいて考えてください) 0<t≦1<π/2で,g(t)は減少します.g(t)≧g(1)=sin1, 1≦tで,グラフから明らかに,│g(t)│≦g(1). よって,0<x<1のとき,1<1/xなので, g(1/x)+g(x)≧g(x)-│g(1/x)│>0. よって,0<│x│<1のとき,f(x)>0. f(x)は,│x│<1で連続で, x≠0のとき,f(x)>0, f(0)=0なので,x=0で極小値もつことがいえます. (2)は,たぶん他にいい解答があると思いますが, いまは,コレですみません.