早大理工数学
'22
年
[5]
を定数とし、
とする。以下の問に答えよ。
(1)
を求めよ。必要ならば
が成り立つことは証明なしに用いてよい。
(2)
曲線
の変曲点が
x
軸上に存在するときの
a
の値を求めよ。さらにそのとき
のグラフの概形を描け。
(3)
に対して、曲線
上の点
における接線を
とする。
が
y
軸の負の部分と交わるための
の条件を求め、その条件の表す領域を
at
平面上に図示せよ。
解答
を示すとき、
(
)
の最小値
m
(
)
を求め、
の各辺に
をかけて、
とし、
としてはさみうちにするというのが常套手段です。本問では、
を使え、といいう指示がついています。
(1)
において、
を考えます。
とすると、
より、
∴
のとき、
増減表は、以下のようになります。
x
0
×
−
0
+
y
×
増減表より、
において、
,
においては、
より、
各辺に
をかけると、
ここで、
とすると、
より、
,よって、はさみうちの原理より、
......[
答
]
別解.
を利用せよ、というヒントがついているので、
と
とを見比べて、
とおき両辺の対数を考え、
,
において、
とおくと
であって、
のとき
となり、
∴
(2)
(
)
,
・・・@
とすると、
より、
∴
とすると、
より、
となりますが、
のときには解がなく、
より、変曲点はできません。
のときには、
∴
このとき、
より、変曲点が
x
軸上に存在するとき、
∴
......[
答
]
のとき、
となる
x
は、
,このとき
,
となる
x
は、
,このときの
y
は、
,増減表は、
x
0
1
×
−
0
+
+
+
×
+
+
+
0
−
y
×
0
増減表と
(1)
より、
のグラフは右図。
(3)
における接線
は、
,
(
∵
@
)
より、
が
y
軸の負の部分と交わるために、
より、
のとき、
,
・・・A
のとき、
,
・・・B
のとき、
,
・・・C
ここで、
として、関数
(
)
を考えます。
(
)
とすると、
,このとき、
のとき
a
0
1
+
+
×
+
+
+
+
+
×
+
0
−
t
e
×
,
,
,A,B,Cより、求める領域を図示すると、右図黄緑色着色部
(
境界線上を除く
)
。
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