与えられた関数 $y = x^3 - x^2 - x$ の極値を求める問題です。

解析学極値微分導関数二次導関数関数の増減
2025/7/7

1. 問題の内容

与えられた関数 y=x3x2xy = x^3 - x^2 - x の極値を求める問題です。

2. 解き方の手順

(1) まず、与えられた関数 y=x3x2xy = x^3 - x^2 - x を微分して、導関数 yy' を求めます。
y=3x22x1 y' = 3x^2 - 2x - 1
(2) 次に、y=0y' = 0 となる xx の値を求めます。これは極値を取る可能性のある点(臨界点)です。
3x22x1=0 3x^2 - 2x - 1 = 0
この二次方程式を解きます。因数分解を用いると、
(3x+1)(x1)=0 (3x + 1)(x - 1) = 0
したがって、x=13x = -\frac{1}{3} または x=1x = 1 です。
(3) 次に、それぞれの xx の値に対して、第二導関数 yy'' を求めます。
y=6x2 y'' = 6x - 2
(4) x=13x = -\frac{1}{3} のとき、yy'' の値を計算します。
y(13)=6(13)2=22=4 y''(-\frac{1}{3}) = 6(-\frac{1}{3}) - 2 = -2 - 2 = -4
y(13)<0y''(-\frac{1}{3}) < 0 であるため、x=13x = -\frac{1}{3} で極大値を取ります。
極大値は、
y(13)=(13)3(13)2(13)=12719+13=127327+927=527 y(-\frac{1}{3}) = (-\frac{1}{3})^3 - (-\frac{1}{3})^2 - (-\frac{1}{3}) = -\frac{1}{27} - \frac{1}{9} + \frac{1}{3} = -\frac{1}{27} - \frac{3}{27} + \frac{9}{27} = \frac{5}{27}
(5) x=1x = 1 のとき、yy'' の値を計算します。
y(1)=6(1)2=62=4 y''(1) = 6(1) - 2 = 6 - 2 = 4
y(1)>0y''(1) > 0 であるため、x=1x = 1 で極小値を取ります。
極小値は、
y(1)=(1)3(1)2(1)=111=1 y(1) = (1)^3 - (1)^2 - (1) = 1 - 1 - 1 = -1

3. 最終的な答え

極大値:x=13x = -\frac{1}{3} のとき y=527y = \frac{5}{27}
極小値:x=1x = 1 のとき y=1y = -1

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