久留米大学/2025年度/前期

3久留米大学 2025年 数学 第3問解答・解説

微分・積分の考え微分法いろいろな式

難易度捨て可 レベル 5/10 目安 20分編集部の評価

対象医学部医学科

1問題

久留米大学2025年度第3問
(1) 3次関数 f(x)=4x3+9x2+6x+3f(x)=4x^{3}+9x^{2}+6x+3 を考える。y=f(x)y=f(x) において、極値をとるグラフ上の2点をA, Bとする。これらの2点をいずれも通る直線の方程式は y=−ヌ2x+ネ2y=-\dfrac{\boxed{\text{ヌ}}}{2}x+\dfrac{\boxed{\text{ネ}}}{2} である。

(2) 4次関数 g(x)=3x4−8x3+12xg(x)=3x^{4}-8x^{3}+12x について、以下の問いに答えよ。

(i) g(x)g(x) を g′(x)g'(x) で割ると、商は ノ4x−ハ6\dfrac{\boxed{\text{ノ}}}{4}x-\dfrac{\boxed{\text{ハ}}}{6}、余りは −ヒx2+フx+ヘ-\boxed{\text{ヒ}}x^{2}+\boxed{\text{フ}}x+\boxed{\text{ヘ}} である。

(ii) g(x)g(x) は x=ホx=\boxed{\text{ホ}} において極大値 マ\boxed{\text{マ}}、x=ミ±ム2x=\dfrac{\boxed{\text{ミ}}\pm\sqrt{\boxed{\text{ム}}}}{2} において極小値 メ±モヤ2\dfrac{\boxed{\text{メ}}\pm\boxed{\text{モ}}\sqrt{\boxed{\text{ヤ}}}}{2} をとる。ただし、複号同順である。

(iii) y=g(x)y=g(x) において、極値をとるグラフ上の3点をP, Q, Rとする。これらの3点をすべて通り、軸が yy 軸に平行な放物線の方程式は y=−ユx2+ヨx+ラy=-\boxed{\text{ユ}}x^{2}+\boxed{\text{ヨ}}x+\boxed{\text{ラ}} である。

出典:久留米大学 2025年度 前期 数学 第3問

まずは自分で解いてみましょう。解けたら「答え」、詰まったら「解答」で確かめられます。

タイマー

15:00

2答え

答えを見る自分の答えと照らし合わせる
  • (1)
    y=−12x+32y=-\dfrac{1}{2}x+\dfrac{3}{2}
  • (2)(i)
    商 14x−16\dfrac{1}{4}x-\dfrac{1}{6}、余り −4x2+9x+2-4x^{2}+9x+2
  • (2)(ii)
    x=1x=1 で極大値 77、x=1±52x=\dfrac{1\pm\sqrt{5}}{2} で極小値 1±552\dfrac{1\pm5\sqrt{5}}{2}(複号同順)
  • (2)(iii)
    y=−4x2+9x+2y=-4x^{2}+9x+2

3解答

解答を見る途中式つきの解答

考え方

極値をとる点では f′(x)=0f'(x)=0 なので、f(x)f(x) を f′(x)f'(x) で割った余りに等しい。3次関数なら余りは1次式で、その直線が2点を通る。4次関数なら余りは2次式で、その放物線が3点を通る。

解答

(1) f′(x)=6(2x+1)(x+1)f'(x)=6(2x+1)(x+1)。f(x)=(2x+32)(2x2+3x+1)−12x+32f(x)=(2x+\tfrac{3}{2})(2x^{2}+3x+1)-\dfrac{1}{2}x+\dfrac{3}{2} で、極値の点では 2x2+3x+1=02x^{2}+3x+1=0 なので f(x)=−12x+32f(x)=-\dfrac{1}{2}x+\dfrac{3}{2}。求める直線は y=−12x+32y=-\dfrac{1}{2}x+\dfrac{3}{2}(f(−1)=2f(-1)=2、f(−12)=74f(-\tfrac{1}{2})=\tfrac{7}{4} と合う)。

(2)(i) g′(x)=12x3−24x2+12g'(x)=12x^{3}-24x^{2}+12。割り算をすると
g(x)=(14x−16)g′(x)−4x2+9x+2. g(x)=\left(\dfrac{1}{4}x-\dfrac{1}{6}\right)g'(x)-4x^{2}+9x+2 .

(ii) g′(x)=12(x−1)(x2−x−1)g'(x)=12(x-1)(x^{2}-x-1) の解は x=1−52, 1, 1+52x=\dfrac{1-\sqrt{5}}{2},\,1,\,\dfrac{1+\sqrt{5}}{2} で、g′g' の符号は順に −, +, −, +-,\,+,\,-,\,+。x=1x=1 で極大値 g(1)=7g(1)=7。x=1±52x=\dfrac{1\pm\sqrt{5}}{2} で極小で、その値は余り −4x2+9x+2-4x^{2}+9x+2 に x2=x+1x^{2}=x+1 を使って 5x−2=1±5525x-2=\dfrac{1\pm5\sqrt{5}}{2}。

(iii) 極値の3点では g′(x)=0g'(x)=0 なので g(x)=−4x2+9x+2g(x)=-4x^{2}+9x+2。3点を通り軸が yy 軸に平行な放物線はただ1つなので、y=−4x2+9x+2y=-4x^{2}+9x+2。

読み終えたら解答を閉じて、もう一度自分の手で解いてみましょう。

この問題で使う考え方

  • 整式の割り算と極値
  • 極値の点を通る曲線

答えと解答は編集部が AI で作成したもので、大学が公表したものではありません。誤りに気づいたらお問い合わせから教えてください。

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