関数 $g(x) = 3x^3 - 36x$ の区間 $[-4, 4]$ における相対的極値と絶対的極値をすべて求め、その座標を特定する問題です。

解析学極値関数の微分導関数相対的極値絶対的極値
2025/6/17

1. 問題の内容

関数 g(x)=3x336xg(x) = 3x^3 - 36x の区間 [4,4][-4, 4] における相対的極値と絶対的極値をすべて求め、その座標を特定する問題です。

2. 解き方の手順

(1) 導関数を求める:まず、g(x)g(x) の導関数 g(x)g'(x) を求めます。
g(x)=9x236g'(x) = 9x^2 - 36
(2) 臨界点を求める:g(x)=0g'(x) = 0 となる xx の値を求めます。
9x236=09x^2 - 36 = 0
9x2=369x^2 = 36
x2=4x^2 = 4
x=±2x = \pm 2
(3) 第2次導関数を求める:g(x)g''(x) を求めます。
g(x)=18xg''(x) = 18x
(4) 相対的極値を判定する:
x=2x=2 のとき、g(2)=18(2)=36>0g''(2) = 18(2) = 36 > 0 なので、x=2x=2 で相対的最小値をとります。
x=2x=-2 のとき、g(2)=18(2)=36<0g''(-2) = 18(-2) = -36 < 0 なので、x=2x=-2 で相対的最大値をとります。
g(2)=3(2)336(2)=3(8)72=2472=48g(2) = 3(2)^3 - 36(2) = 3(8) - 72 = 24 - 72 = -48
g(2)=3(2)336(2)=3(8)+72=24+72=48g(-2) = 3(-2)^3 - 36(-2) = 3(-8) + 72 = -24 + 72 = 48
したがって、相対的最小値は (2,48)(2, -48)、相対的最大値は (2,48)(-2, 48) です。
(5) 絶対的極値を求める:
区間の端点 x=4x = -4x=4x = 4 における関数の値を求めます。
g(4)=3(4)336(4)=3(64)+144=192+144=48g(-4) = 3(-4)^3 - 36(-4) = 3(-64) + 144 = -192 + 144 = -48
g(4)=3(4)336(4)=3(64)144=192144=48g(4) = 3(4)^3 - 36(4) = 3(64) - 144 = 192 - 144 = 48
区間の端点と臨界点における関数の値を比較します。
g(4)=48g(-4) = -48
g(4)=48g(4) = 48
g(2)=48g(-2) = 48
g(2)=48g(2) = -48
(6) 極値を特定する:
絶対的最大値は (4,48)(4, 48) または (2,48)(-2, 48) で、絶対的最小値は (4,48)(-4, -48) または (2,48)(2, -48)です。

3. 最終的な答え

g has a relative minimum at (x, y) = (2, -48).
g has a relative maximum at (x, y) = (-2, 48).
g has an absolute minimum at (x, y) = (-4, -48).
g has an absolute maximum at (x, y) = (4, 48).

「解析学」の関連問題

関数 $y = \sin(x+a)\cos(x-a)$ を微分せよ。ただし、$a$ は定数である。

微分三角関数合成関数
2025/6/17

定積分 $\int_{0}^{1} 2^{x} dx$ を計算します。

定積分指数関数積分計算
2025/6/17

関数 $y = \frac{1-\sin x}{1+\cos x}$ を微分して、$y'$ を求める問題です。

微分三角関数商の微分公式関数の微分
2025/6/17

与えられた関数 $y = \frac{\cos x}{1 - \sin x}$ を微分して、$y'$ を求める問題です。

微分三角関数商の微分公式関数の微分
2025/6/17

問題(8)は、関数 $y = \frac{1 - \sin x}{1 + \cos x}$ を微分せよ、という問題です。

微分三角関数商の微分公式合成関数の微分
2025/6/17

与えられた微分方程式 $x \frac{dy}{dx} + y = y^2 \log x$ を解く問題です。

微分方程式ベルヌーイ型微分方程式線形微分方程式積分因子部分積分
2025/6/17

与えられた積分を計算する問題です。 (1) $\int (\sin\frac{x}{2} + \cos\frac{x}{2})^2 dx$ (2) $\int \sin x \cos x \cos 2...

積分三角関数積和の公式半角の公式
2025/6/17

画像に掲載されている不定積分を計算する問題です。ここでは、以下の問題(2)と(4)を解きます。 (2) $\int \sin x \cos x \cos 2x \, dx$ (4) $\int \si...

積分三角関数不定積分三角関数の積和公式
2025/6/17

与えられた微分方程式を解く問題です。微分方程式は $\frac{dy}{dx} = a - by$ であり、$a$と$b$は定数です。

微分方程式変数分離積分
2025/6/17

定積分 $\int_{0}^{3} \frac{dx}{9+x^2}$ を、$x = 3 \tan{\theta}$ ($- \frac{\pi}{2} < \theta < \frac{\pi}{2...

定積分置換積分三角関数
2025/6/17