グラフの書き方

y=x^3-3x^2+4x　の極値を調べ、そのグラフをかけ。

まず、微分しますよね
y'=3x^2-6x+4 となり

極値を求めるために
y'=0とし、因数分解をしますよね！
したら解が虚数解になりました。

このあと何したらいいのですか？
解答見たら平方完成していました。
何で平方完成しているのですか？
また増減表も符号だけになっていました。
どうしてですか？

できる限り、わかりやすく教えてください。お願いします。

No.5 ベストアンサー 回答者： cyoki_par 回答日時： 2005/03/02 01:26

因数分解をするのではなく、y'=0となるｘを求めます。

その２次方程式が実数解を持たないので、極値をもたないことになります。

y'=0とならないので、y'＞０かy'＜０のどちらかです。つまりy'の符号はいつも同じです。
それを確認するために平方完成するのです。２乗はいつも０または正だからです。

y'の符号を確認したら、それを増減表に書いて終わりです。

本当は、その増減表からでは正確なグラフを書くことはできません。適当なｘの値についてｙの値を求めてそれらの点を通るような３次関数らしいグラフを描けばよいのです。

No.4 回答者： takeji365 回答日時： 2005/03/01 23:37

＃３です。

平方完成の式はy'=3(x^2-1)^2+1じゃなくて、
y'=3(x-1)^2+1でした。
こぴぺしたので間違えました・・・

No.3 回答者： takeji365 回答日時： 2005/03/01 23:32

まずは微分せずに式から読み取れることを考えます。

y=x^3-3x^2+4xはx^3の係数が正なので、グラフは右肩上がりだと分かります。
また、x軸と交わる位置を求めるために、
y=x^3-3x^2+4x=0を計算すると、x=0のみが得られます。
これはグラフが原点のみでx軸と交わるということを表しています。
（余談ですが、もしy=0を解いた結果、異なる3つのxが得られた場合には、それだけでグラフの大体の形は分かります。つまり、x軸上にその3点を打ち、アルファベットのSを横にしたようなグラフを描けばよいです。）

次に導関数を求めて傾きについて考えます。
微分して得たy'=3x^2-6x+4=0を解いても、xの実数解は得られません。
つまり、x軸上のどのようなxに対してもy'=0とはならないことが分かります。（今はyは考えず、y'についてのみ考えているので注意。y'はyの傾きを表す関数。）
値が正から負（あるいは負から正）に変わるときには必ず０を通るので、y'は常に正、または常に負のどちらかでしかありえません。

ところが、y'=3x^2-6x+4はx^2の係数が正であり、常に負と言うことはありえないので、y'は常に正だとわかります。
これをはっきり示すために、ちょっとしたテクニックとして平方完成を用います。
平方完成すると、y'=3(x^2-1)^2+1となり、第一項は0以上なので、どんなxに対してもyの傾きy'について、y'＞０が言えます。
よって増減表にはxの値に関わらず、＋と書き込みます。

さて、平方完成の式からはさらに、x=1のとき、y'は最小値１をとるということが読み取れます。
これは、平方完成の第一項が0となることから分かります。
よって、x<1，1<xでyの傾きy'は1より大きく（急であり）、x=1のときに傾きがちょうど1となることがわかりました。

以上の情報を総合してグラフを描きます。
即ち…
・右肩上がりで原点でのみx軸と交わり、
・x=1のとき傾きは1、それ以外のxでは傾きが1より急である、
ようなグラフです。
x=1のときのyの値も書き込んでおくと良いでしょう。

コツとしては、極値と言われたからといってなんとなく微分するのではなく、
y'は傾きを表しており、y'を考えることは傾きについて考えていることなのだ、ということをしっかりと意識することでしょうか。

また、平方完成は、2次式の値が常に正であることを示す際に良く用いられる手段なので、こういうやり方があるのだと覚えておくと良いでしょう。

No.2 回答者： postro 回答日時： 2005/03/01 21:27

微分した　y'=3x^2-6x+4 が　虚数解を持つということは、

y'　は常に正（ｙは常に増加）ということですね。
y'　が減少から増加（又は増加から減少）に変わるところがyの変曲点になります。
その変曲点を求めるために平方完成しているのでしょう。
y'' の符号を調べることによってグラフが下に凸（y''＞０） か上に凸（y''＜０）かわかります。
（y'' の符号が変わる点が変曲点です）
増減表が符号だけになっているのは、y'が０にならないのでそうとしか書きようがないからだと思います。

この回答へのお礼

y''は何ですか？2回微分ですか？これは習ってないので、それ以外の方法はありますか？

お礼日時：2005/03/01 21:36

No.1 回答者： kansai_daisuki 回答日時： 2005/03/01 21:24

y'=3x^2-6x+4

=3(x^2-1)^2+1

ここで、(x^2-1)^2≧0より、y'＞0
よって、y'はxがどんな実数であっても、常に正です。
これを、単調増加と言います。グラフで言えば、xの値が大きくなるほど、yの値も増加します。

y''=6x-6
=6(x-1)

よって、
x<1のときy''<0、
x=1のときy''=0、
x>1のときy''>0。

y''>0のとき接線よりも急激に増加し、
y''=0のとき接線の傾きのまま増加し、。
y''>0のとき接線よりも緩やかに増加する。

これをもとにグラフを書く。

この回答へのお礼

2次関数のグラフなのに単調増加なのですか？
y''は習ってないのでわかりません。それ以外の方法はありますか

お礼日時：2005/03/01 21:42