お前らに質問(10月20日 微分積分)の解答例


 


 


問題 次の問に答えよ。


(1) 次の関数f(x)が減少関数であることを示せ。


  


 


(2) 次の不等式を示せ。


  


【解】


(1)


  


0<x<π/2x<tan xだから、'(x)<-0


よって、f(x)は減少関数。


 


(2) (1)より、0<x<π/2とすると、f(0)>f(x)>f(π/2)


したがって、


  


は減少関数でだから、


    


(解答終)


 


追加問題


  


としたとき、f(x)x=0で微分可能か?


 


せっかく、積分と不等式をやっているので、積分を使って解きますか。


 


【解答例】


0<x0<sin x < xだから、


  


したがって、


  


f(x)x>0で減少関数だから、


h>0とすると、①より、


  


したがって、ハサミ打ちの定理より、h→0+0のとき、


  


f(x)x=0に関して対称なので、


  


よって、


  


となり、f(x)x=0で微分可能である。


(解答終)


 


f(x)x=0で対称だから」以降が厳密でないという人には・・・。


 


t<0とすると、①より


  


また、f(x)x<0で増加関数だから、h<0とすると、


  


したがって、ハサミ打ちの定理より、


  


ゆえに、


  


となり、f(x)x=0で微分可能である。


 


 


また、次のような別解を作ることも可能であろう。


 


【別解】


h≠0とする。


x=0のまわりでsin h を3次の項までテーラー展開(マクローリン展開)すると、


  


よって、


  


(別解終)


 


記事の内容に全く関係ないけれど、