微分法と積分法

任意の1次関数はどうやって表すの?f(x)=ax^2+bx+cf(0)=1で任意の1次関数g(x)に対して常に \int_0^{1} f(x)g(x)dx=0が成り立つとき、a,b,cの値を求めよ

f(x)=ax^2+bx+cf(0)=1とわかっているからcの値はすぐに求められる まずcを求めたあとにabの値を求めていくが、ここからどうしていいかわからなくなる じつは解き方はとても簡単で、\int_0^{1} f(x)g(x)dx=0f(x)ax^2+bx+cを、g(x)に1次関数の式を代入して計算すると答えに辿りつける しかし、1次関数の式ははっきりと書かれておらず、「任意の1次関数g(x)」となっている では任意の1次関数とはいったいどう表現したらいい? 解き方の手順①まずcの値を求める②任意の1次関数g(x)を考える③f(x)g(x)\int_0^{1} f(x)g(x)dx=0に代入して計算する④恒等式の考え方で\(...
指数関数・対数関数

相加・相乗平均の使い方は?2つの正の数の和の最小値をもとめよう!a=log_2x,b=log_8yとする\\a+3b=6のとき\\x+yの最小値を求めよ

対数を含む関数の最大値と最小値を求める方法はいくつかあるが、今回は相加・相乗平均を使って解く方法を説明する 問題2つの正の数の和の最大値や最小値を求めたいとき「x>0、y>0、xyの値が一定の数」ならば、相加・相乗平均を使って解くと覚えよう この問題は、a=log_2x,b=log_8y、対数の真数は正の数なので、x>0,y>0とわかっている したがって、xyが一定の数字かどうかがわかればよい 解き方の手順①底を変換する②a=log_2xb=\frac{1}{3}log_2ya+3b=6に代入して計算する③xyは一定の数とわかったので相加・相乗平均を使って最小値を求める 目次1 問題を解き始める前に底を揃えておこう2 a=log_2xと\(b=\frac{1}{3}lo...
三角関数

三角関数の合成を使った最大値と最小値の求め方をマスターしようy=sin^2x+2sinxcosx\\+3cos^2x(0≦x≦π)の最大値と最小値を求めなさい

半角の公式と2倍角の公式、さらに三角関数の合成を使ってsinだけの式にしていく 解き方の手順①sin^2x3cos^2xのうちのcos^2xの部分を半角の公式を使って変形する②2sinxcosxを2倍角の公式を使って変形する③三角関数の合成をしてsinだけの式にする④最大値と最小値を調べて答える ※この問題はθ=2xなので、公式のθ部分は全て2xとなる 目次1 sin^2x3cos^2xを半角の公式を使って変形しよう2 2sinxcosxを2倍角の公式を使って変形する3 y=sin2x+cos2x+2を合成する4 y=\sqrt{2}sin\left(2x+\frac{π}{4}\right)+2(0≦x≦π)の最大値と最小値を考える前に5 あと...
図形と方程式

3直線が三角形を作らない条件とは?3直線x+3y=2x+y=0ax−2y=−4が三角形を作らないような定数aを求めよ

3直線が三角形を作らない条件は①3直線が一点で交わるとき②3つのうち2つの直線が平行のとき したがって①または②のどちらかを満たしているaの値を考えれば良い ①と②のどちらから考えてもかまわないが、今回は①→②の順で考えていく 解き方の手順①「交点の座標は連立方程式で求める」を利用して、3直線が一点で交わるときを考える②「一次関数が平行になるときは傾きが同じとき」を利用してx+3y=2ax−2y=−4が平行になるときを考える③「一次関数が平行になるときは傾きが同じとき」を利用してx+y=0ax−2y=−4が平行になるときを考える ※x+3y=2x+y=0は絶対に平行にならない(理由は後述)ので考える必要はないよ 目次1 3直線が交わる点の座標を考えよう2 連立方程式を計算して求めた値を\(ax−2y=−4\...
数学公式

三角比の相互関係

1つの式の中にsinθcosθが混在しているとき、とくに(sin^2θ)や(cos^2θ)というように2次数の項があるときは、sin^2θ+cos^2 θ=1を使ってsinθのみの式やcosθのみの式に自在に変形することができます このようなsinθcosθtanθの関係を「三角比の相互関係」といいます 三角比の相互関係を使った問題の解説はこちらを確認してください 目次1 三角比の相互関係2 三角比の相互関係の使い方2.1 sin^2θ+cos^2 θ=1\\1+tan^2θ=\frac{1}{cos^2θ}2.2 tanθ=\frac{sinθ}{cosθ}3 式を変形する方法は他にもある 三角比の相互関係 三角比の相互関係 \begin{eqnarray}sin^2θ+c...
大学入試過去問

「2次式で表してtとおく方法」を使って関数の最大値と最小値を求めてみよう!関数f(θ)=\frac{1}{2}cos2θ+\frac{cosθ}{tan^2θ}\\−\frac{1}{tan^2θcosθ}\displaystyle\left(0<θ<\frac{π}{2}\right)の最小値とそのときのθの値を求めよ

最大値、最小値を求める方法の一つに「2次式で表してtとおく」がある今回はこの方法を使って解く またcosθtanθが混在しているのでどちらか一つにまとめなければならない 関数f(θ)の式の最初の項がcosθなので、素直にcosθに統一するように考えよう あとは倍角の公式や加法定理など、知ってる形に少しずつ近づけていけばOK※cosθtanθなので、三角関数の合成は使えないよ 目次1 解き方の手順2 \displaystyle\frac{cosθ}{tan^2θ}−\frac{1}{tan^2θcosθ}を変形してcosθだけの式にしよう3 次は2倍角の公式を使ってcos2θを変形しよう4 cosθ=tとして2次関数にし、最小値を求める5 tcosθに戻...
微分法と積分法

接線の方程式はどうやって求めたらいいの?y=x^3−4x(1,−3)における接線で囲まれた図形の面積を求めよ

問題の関数と接線をグラフにすると下の図のようになる 積分するだけで簡単に面積は求められるが、上図の黒い点、つまり接点の座標(1,−3)だけわかっていても、上図の赤い点、y=x^3−4xと接線の方程式の交点の座標がわからなければ解くことができない※交点の座標はx座標がわかればOK よって、まずは接線の方程式を求めてy=x^3−4xとの交点の座標を求めるところから始めよう 問題を解く手順①微分係数から接線の方程式を求める②y=x^3−4xと接線の交点の座標(x座標のみ)を求める③積分して面積を求める 目次1 y=x^3−4x(1,−3)における接線の方程式を求めよう2 接線の方程式がわかったのでy=x^3−4xと接線の交点の座標を求めよう3 あとは積分するだけ y=x^3−4xと\((1,−...
三角関数

複雑な式も半角の公式・2倍角の公式・三角関数の合成を使えばすぐに解ける!0≦x≦2πのとき次の方程式2\sqrt{3}cos^2x−2sinxcosx\\=\sqrt{3}を解きなさい

目次1 ひらめきで解こうとせずにパターンを暗記しよう2 cos^2xcos^2\frac{2x}{2}と考え、半角の公式を使って変形する3 2sinxcosxを2倍角の公式を使って変形する4 1つの式の中にsincosが混在しているため、三角関数の合成を行い、sinだけの式にする5 合成ができたのでxの値を考えていく6 まだ解答欄に書ける答えじゃない ひらめきで解こうとせずにパターンを暗記しよう この問題は半角の公式と2倍角の公式、そして三角関数の合成を使って式を変形していきます 一度でスッキリ式変形ができる問題ではないので、初見で解くのはまず無理でしょう このような問題は、類題をたくさん解き、パターンを覚えることで対応できるようになります 発想やひらめきではなく、パターン暗記と繰り返し練習が数学の勉強です ...
複素数と方程式

式変形をしてから代入するのがポイント!0でない複素数α,βが等式(α^2+3αβ)^2−9β^4=0を満たすとする。t=\frac{α}{β}とおくとき、tを求めよ

t=\frac{α}{β}のままではtの値を求められないので変形するβ=▲の形に変形するのは手間なので、素直にα=●の形にする 変形して元の式に代入後、2次方程式の形になるまで式を整理することがポイント 解き方の手順①t=\frac{α}{β}α=●の形に変形する②変形して求めたαの値を等式(α^2+3αβ)^2−9β^4=0に代入する③式を整理する(2次方程式になる)④因数分解してtの値を求める 目次1 まずはt=\frac{α}{β}を変形しよう2 α=tβを等式(α^2+3αβ)^2−9β^4=0に代入して式を整理する3 2次方程式になったので、因数分解してtの値を求める まずはt=\frac{α}{β}を変形しよう \(t=\frac{α}{β}\...
大学入試過去問

グラフ上の三角形の面積を求めてみよう!関数y=-x,y=x,y=\sqrt{1+x^2}のグラフをそれぞれl,m,Cとする。また、C上の点(a,\sqrt{1+a^2})における接線をnとする。nlとの交点をPとし、Px座標をsとする。また、nmの交点をQとし、Qx座標をtとする。oを原点とする△OPQの面積を求めよ

この問題を解くためには、まず点Pと点Qのx座標をaを用いて表したものが必要になる Pと点Qのx座標をaを用いて表す方法はこちらを確認 問題を解く手順①PとQの座標を求める②PとQの座標が座標平面上のどの辺りにあるのか確認する③lmの傾きをかけ算すると-1なので、△OPQはPO⊥QOの直角三角形になることを確認する④POとQOの長さを三平方の定理で求める(POとQOが底辺と高さになる)⑤三角形の面積の公式底辺×高さ×\frac{1}{2}に当てはめて計算する 点Pと点Qの座標をaを用いて表すとP(a-\sqrt{1+a^2},-(a-\sqrt{1+a^2}))Q(a+\sqrt{1+a^2},(a-\sqrt{1+a^2}))※PとQのy座標は、x座標を\...