関数 $f(x) = \sqrt{x} + \sqrt{1-x}$ の極値を求める問題です。空欄を埋めて、導関数 $f'(x)$ を求め、微分係数が0となる $x$ の値を求め、増減表を作成して極値を求めます。

解析学関数の極値導関数増減表平方根微分
2025/7/5

1. 問題の内容

関数 f(x)=x+1xf(x) = \sqrt{x} + \sqrt{1-x} の極値を求める問題です。空欄を埋めて、導関数 f(x)f'(x) を求め、微分係数が0となる xx の値を求め、増減表を作成して極値を求めます。

2. 解き方の手順

まず、導関数 f(x)f'(x) を求めます。
f(x)=x12+(1x)12f(x) = x^{\frac{1}{2}} + (1-x)^{\frac{1}{2}}
f(x)=12x12+12(1x)12(1)f'(x) = \frac{1}{2}x^{-\frac{1}{2}} + \frac{1}{2}(1-x)^{-\frac{1}{2}} \cdot (-1)
f(x)=12x1212(1x)12f'(x) = \frac{1}{2}x^{-\frac{1}{2}} - \frac{1}{2}(1-x)^{-\frac{1}{2}}
f(x)=12x1212(1x)12f'(x) = \frac{1}{2x^{\frac{1}{2}}} - \frac{1}{2(1-x)^{\frac{1}{2}}}
次に、f(x)=0f'(x) = 0 となる xx を求めます。
12x121x=0\frac{1}{2\sqrt{x}} - \frac{1}{2\sqrt{1-x}} = 0
12x=121x\frac{1}{2\sqrt{x}} = \frac{1}{2\sqrt{1-x}}
x=1x\sqrt{x} = \sqrt{1-x}
x=1xx = 1 - x
2x=12x = 1
x=12x = \frac{1}{2}
次に、増減表を作成します。xx の定義域は 0x10 \le x \le 1 です。
x=0x=0のとき、f(0)=0+10=1f(0)=\sqrt{0}+\sqrt{1-0} = 1
x=12x=\frac{1}{2}のとき、f(12)=12+112=12+12=212=22=2f(\frac{1}{2})=\sqrt{\frac{1}{2}}+\sqrt{1-\frac{1}{2}} = \sqrt{\frac{1}{2}} + \sqrt{\frac{1}{2}} = 2\sqrt{\frac{1}{2}} = \frac{2}{\sqrt{2}} = \sqrt{2}
x=1x=1のとき、f(1)=1+11=1f(1)=\sqrt{1}+\sqrt{1-1} = 1
x=12x = \frac{1}{2} で極大値をとります。極大値は 2\sqrt{2} です。

3. 最終的な答え

(1): 1/2
(2): -1/2
(3): 1/2
(4): 1
(5): -1/2
(6): 1/2
(7): 1/2
(8): 極大値
f(12)f(\frac{1}{2}) = 2\sqrt{2} をとることがわかる。

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