関数 $y = \log(x + \sqrt{x^2 + 1})$ の極値を求める問題です。ここで、logは自然対数(底がeの対数)を表すと仮定します。

解析学微分対数関数極値単調増加
2025/6/7

1. 問題の内容

関数 y=log(x+x2+1)y = \log(x + \sqrt{x^2 + 1}) の極値を求める問題です。ここで、logは自然対数(底がeの対数)を表すと仮定します。

2. 解き方の手順

まず、yyxx で微分して、yy' を求めます。
y=1x+x2+1(1+12x2+12x)=1x+x2+1(1+xx2+1)y' = \frac{1}{x + \sqrt{x^2 + 1}} \cdot (1 + \frac{1}{2\sqrt{x^2 + 1}} \cdot 2x) = \frac{1}{x + \sqrt{x^2 + 1}} \cdot (1 + \frac{x}{\sqrt{x^2 + 1}})
次に、yy' を整理します。
y=1x+x2+1(x2+1+xx2+1)=x2+1+x(x+x2+1)x2+1=1x2+1y' = \frac{1}{x + \sqrt{x^2 + 1}} \cdot (\frac{\sqrt{x^2 + 1} + x}{\sqrt{x^2 + 1}}) = \frac{\sqrt{x^2 + 1} + x}{(x + \sqrt{x^2 + 1})\sqrt{x^2 + 1}} = \frac{1}{\sqrt{x^2 + 1}}
極値を求めるためには、y=0y' = 0 となる xx を探す必要があります。しかし、y=1x2+1y' = \frac{1}{\sqrt{x^2 + 1}} は常に正であり、0になることはありません。したがって、極値は存在しません。
しかしながら、定義域を考慮する必要があります。
x+x2+1>0x + \sqrt{x^2 + 1} > 0 である必要があります。これは、xxがどんな実数であっても成り立ちます。なぜなら、x2+1>xx\sqrt{x^2 + 1} > |x| \geq -x なので、x+x2+1>0x + \sqrt{x^2 + 1} > 0 が常に成り立ちます。
yy' が常に正であることから、yy は単調増加関数であることがわかります。したがって、極値は存在しません。

3. 最終的な答え

極値は存在しない。

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