関数 $f(x) = x^3 - ax^2 + (1-2a)x + 4$ が極大値と極小値を持つような定数 $a$ の値の範囲を求める問題です。

解析学微分極値判別式不等式
2025/6/1

1. 問題の内容

関数 f(x)=x3ax2+(12a)x+4f(x) = x^3 - ax^2 + (1-2a)x + 4 が極大値と極小値を持つような定数 aa の値の範囲を求める問題です。

2. 解き方の手順

関数 f(x)f(x) が極大値と極小値を持つためには、f(x)=0f'(x) = 0 となる異なる2つの実数解を持つ必要があります。
まず、f(x)f(x) を微分します。
f(x)=3x22ax+(12a)f'(x) = 3x^2 - 2ax + (1-2a)
f(x)=0f'(x) = 0 が異なる2つの実数解を持つための条件は、判別式 DD が正であることです。
D=(2a)24(3)(12a)>0D = (-2a)^2 - 4(3)(1-2a) > 0
4a212(12a)>04a^2 - 12(1-2a) > 0
4a212+24a>04a^2 - 12 + 24a > 0
a2+6a3>0a^2 + 6a - 3 > 0
a2+6a3=0a^2 + 6a - 3 = 0 の解を求めます。
a=6±624(1)(3)2(1)a = \frac{-6 \pm \sqrt{6^2 - 4(1)(-3)}}{2(1)}
a=6±36+122a = \frac{-6 \pm \sqrt{36 + 12}}{2}
a=6±482a = \frac{-6 \pm \sqrt{48}}{2}
a=6±432a = \frac{-6 \pm 4\sqrt{3}}{2}
a=3±23a = -3 \pm 2\sqrt{3}
したがって、a2+6a3>0a^2 + 6a - 3 > 0 の解は a<323a < -3 - 2\sqrt{3} または a>3+23a > -3 + 2\sqrt{3} です。

3. 最終的な答え

a<323a < -3 - 2\sqrt{3} または a>3+23a > -3 + 2\sqrt{3}

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