2021/10/15 問題がもりだくさんで、何を求めるのか、わからなくなりそうです。

 

2022/10/09 問題部の欠落を補充しました.文章の一部を修正しました.

      [1](標準)[2](やや易)[3](ⅰ)(標準)(ⅱ)(やや易)(ⅲ)(標準)

 

2023/08/25 グラフと増減表を付記しました.文章を補足しました.

 

 

 

[1] f '(t)=1なら,原始関数は t+定数 で,当たり前のような気がしますが、

 「平均値の定理を用いて」という条件がついています。

  導関数がすべてのtで与えられているので,微分可能、連続であるとすると,

 平均値の定理から,

 

       

 

  t<0の場合は t<s<0とすればよい。

 

  高校のカリキュラムは、数Ⅱで導関数,不定積分、原始関数がでて

 きて,数Ⅲで平均値の定理なので、

             不定積分すればいいのでは?

 という感覚になりますが、

 

  通常の微積のテキストは、微分可能、導関数の定義から,定理として

 平均値の定理がでてきて,別節で,連続関数の定積分の定義、不定積分,

 導関数と不定積分の関係,原始関数の定義と進むので,積分を経由せずに

 示すこともできることになっています。

 

 

[2] これは t について2次式で,g(0)=0,g'(0)=k,g''(t)=-aの条件を

  みたすように決めればよいでしょう。

 

              

 

[3] C’は,x=t,y=g(t)より,2次関数

 

             

  になります。(x≧0)

 

 

(ⅰ) 

 CとC’の交点の x 座標が満たす2次方程式の判別式が0になることと,交点の x 座標≧0から,

 

kの範囲が決まりますが,文字 a を含んでいるので注意が必要です。

 

   

 

  a≠2のとき,判別式0より,

 

          

 

  このとき,接点のx座標は正だから,2 次方程式の重解を求めると,

 

              

 

  a=2のときは,CとC’の交点は1つですが,接することはないので

 不適になります。
 

(ⅱ) y=g(t)=0より,

 

                          

 

 

(ⅲ) 微分して増減を調べます。

 

              

 

          

   したがって,

   1<k<3 で h(k) は増加

   k=3で    h(k) は極大(かつ最大)値 2

   3<kで    h(k) は減少(0に漸近)

 

*)答案では,時間の許す限り,増減表は書きましょう.