まず、以下の3つの問題があります。 * 問題36:関数 $f(x) = x^2$ において、微分係数 $f'(1)$ を定義に基づいて求める。 * 問題37:導関数の公式を用いて、以下の関数を微分する。 * (1) $y = 2x + 1$ * (2) $y = 3x^2 - 6x + 2$ * (3) $y = 4 + x - 3x^2$ * 問題38:関数 $y = x^3 - 3x$ の極値を求め、グラフを描く。

解析学微分微分係数導関数極値グラフ
2025/3/10
はい、承知いたしました。画像にある問題について、順番に解いていきます。

1. 問題の内容

まず、以下の3つの問題があります。
* 問題36:関数 f(x)=x2f(x) = x^2 において、微分係数 f(1)f'(1) を定義に基づいて求める。
* 問題37:導関数の公式を用いて、以下の関数を微分する。
* (1) y=2x+1y = 2x + 1
* (2) y=3x26x+2y = 3x^2 - 6x + 2
* (3) y=4+x3x2y = 4 + x - 3x^2
* 問題38:関数 y=x33xy = x^3 - 3x の極値を求め、グラフを描く。

2. 解き方の手順

問題36:微分係数の定義に基づいて f(1)f'(1) を求める。
微分係数の定義は次の通りです。
f(a)=limh0f(a+h)f(a)hf'(a) = \lim_{h \to 0} \frac{f(a + h) - f(a)}{h}
この問題では、f(x)=x2f(x) = x^2 であり、a=1a = 1 です。したがって、
f(1)=limh0f(1+h)f(1)h=limh0(1+h)212hf'(1) = \lim_{h \to 0} \frac{f(1 + h) - f(1)}{h} = \lim_{h \to 0} \frac{(1 + h)^2 - 1^2}{h}
=limh01+2h+h21h=limh02h+h2h= \lim_{h \to 0} \frac{1 + 2h + h^2 - 1}{h} = \lim_{h \to 0} \frac{2h + h^2}{h}
=limh0(2+h)=2= \lim_{h \to 0} (2 + h) = 2
問題37:導関数の公式を用いて微分する。
* (1) y=2x+1y = 2x + 1
y=2y' = 2
* (2) y=3x26x+2y = 3x^2 - 6x + 2
y=6x6y' = 6x - 6
* (3) y=4+x3x2y = 4 + x - 3x^2
y=16xy' = 1 - 6x
問題38:関数 y=x33xy = x^3 - 3x の極値を求める。
まず、導関数を求めます。
y=3x23y' = 3x^2 - 3
次に、y=0y' = 0 となる xx を求めます。
3x23=03x^2 - 3 = 0
x2=1x^2 = 1
x=±1x = \pm 1
次に、増減表を作成します。
| x | ... | -1 | ... | 1 | ... |
|------|------|------|------|------|------|
| y' | + | 0 | - | 0 | + |
| y | ↗ | 極大 | ↘ | 極小 | ↗ |
x=1x = -1 のとき、y=(1)33(1)=1+3=2y = (-1)^3 - 3(-1) = -1 + 3 = 2 (極大値)
x=1x = 1 のとき、y=(1)33(1)=13=2y = (1)^3 - 3(1) = 1 - 3 = -2 (極小値)
よって、x=1x=-1のとき極大値2、x=1x=1のとき極小値-2を取ります。
グラフは、xが-2, -1, 0, 1, 2の時のyの値を計算してプロットすることで概形を描けます。
x=-2のとき、y=-2
x=-1のとき、y=2
x=0のとき、y=0
x=1のとき、y=-2
x=2のとき、y=2

3. 最終的な答え

* 問題36: f(1)=2f'(1) = 2
* 問題37:
* (1) y=2y' = 2
* (2) y=6x6y' = 6x - 6
* (3) y=16xy' = 1 - 6x
* 問題38: 極大値は x=1x = -1 のとき 22、極小値は x=1x = 1 のとき 2-2

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