太郎さんと花子さんが関数 $S(t)$ の最小値について考えています。$S(t)$ を $S'(t)$ で割った商を $P(t)$、余りを $R(t)$ とすると、$S(t) = P(t)S'(t) + R(t)$ と表すことができます。ただし、$R(t)$ の次数は1次以下とします。この等式を利用して、$S(t)$ の最小値を求める問題を解きます。特に、空欄「チ」と「ツ」を埋める問題と、最後の $S(t)$ の最小値を表す式を完成させる問題です。

解析学関数の最小値微分剰余の定理
2025/6/22

1. 問題の内容

太郎さんと花子さんが関数 S(t)S(t) の最小値について考えています。S(t)S(t)S(t)S'(t) で割った商を P(t)P(t)、余りを R(t)R(t) とすると、S(t)=P(t)S(t)+R(t)S(t) = P(t)S'(t) + R(t) と表すことができます。ただし、R(t)R(t) の次数は1次以下とします。この等式を利用して、S(t)S(t) の最小値を求める問題を解きます。特に、空欄「チ」と「ツ」を埋める問題と、最後の S(t)S(t) の最小値を表す式を完成させる問題です。

2. 解き方の手順

- チ: S(t)S(t) が最小値を取るとき、S(t)=0S'(t) = 0 となります。したがって、S(t)=P(t)S(t)+R(t)S(t) = P(t)S'(t) + R(t) の等式において、S(t)=0S'(t) = 0 となることを利用します。t=t1t = t_1S(t)S(t) が最小値を取るとすると、S(t1)=0S'(t_1) = 0 です。
- ツ: S(t1)=0S'(t_1) = 0S(t)=P(t)S(t)+R(t)S(t) = P(t)S'(t) + R(t) に代入すると、S(t1)=P(t1)0+R(t1)=R(t1)S(t_1) = P(t_1) \cdot 0 + R(t_1) = R(t_1) となります。つまり、S(t)S(t) の最小値は R(t1)R(t_1) に等しくなります。
- テ、ト、ナ、ニ: R(t)R(t) は1次以下の関数なので、R(t)=at+bR(t) = at + b と表すことができます。したがって、R(t1)=at1+bR(t_1) = at_1 + b です。問題文の形式に合わせると、「テ」は aa、「トナニ」は t1t_1bb を用いて表されることが予想されます。R(t)R(t)は、S(t)S(t)S(t)S'(t) で割った余りであるから、実際に割り算を実行して、aabb を求める必要があります。しかし、具体的な S(t)S(t) が与えられていないので、一般的に R(t1)=at1+bR(t_1)=at_1+bとしか言えません。しかし、選択肢の形式から、R(t_1)をa(t_1 - c) + d のように変形した形式で解答する必要がありそうです。
S(t)=P(t)S(t)+R(t)S(t) = P(t)S'(t) + R(t) より、S(t)=0S'(t) = 0 となる t=t1t=t_1 において、S(t1)=R(t1)S(t_1) = R(t_1) です。
R(t) の次数は1次以下なので、R(t)=at+bR(t) = at+b (a, b は定数) と表せます。よって、R(t1)=at1+bR(t_1) = at_1+b となります。
「テ」には aa が、「ヌ」には t1t_1、「ネ」には符号、「ノ」には具体的な値または記号が入ると考えられます。「トナニ」には bb または定数項が入ると考えられます。
この問題では具体的な関数 S(t)S(t) が与えられていないため、a,t1,ba, t_1, b の関係を特定することはできません。しかし、形式的に考えると、R(t_1)= at_1 + b と表現できます。形式的に表現するしかありません。

3. 最終的な答え

チ: 3
ツ: 2
問題文の形式では答えられないため、問題文が不足している可能性があります。

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