政策分析技法入門 第6講 <演習問題解答>


演習問題(第6講)
(1)y = 12x − x の増減表をつくり、極値を調べよ。また、増減表を使用せずに第2階導関数を用いて極値を求めよ。
(2)y = x − 6x + 9x の増減表をつくり、極値を調べよ。また、増減表を使用せずに第2階導関数を用いて極値を求めよ。
(3)たて3cm、横8cmの長方形のブリキ板の四隅から、一辺xcmの正方形を切り取り、ふたのない容器を作る。
   容器の容積ycmを最大にするには、切り取る正方形の一辺の長さを何cmにすればよいか。

<解答>
(1) y = 12x − x 
    導関数 y´= −3x + 12 = −3(x + 2)(x − 2)

    <増減表>
    

   よって、極小値は x = −2 のとき −16
       極大値は x =  2 のとき  16
 

   <第2階導関数>
    y = f(x) とする
    第2階導関数 y" = −6x

     x = −2 のとき y" > 0 より、接線の傾きは逓増・・・f(−2) = −16 は極小値
     x =  2 のとき y" < 0 より、接線の傾きは逓減・・・f(2) = 16 は極大値
 

(2) y = x − 6x + 9x 
    導関数 y´= 3x − 12x + 9 = 3(x − 1)(x − 3)
    <増減表>
    

   よって、極大値は x = 1 のとき 4
       極小値は x = 3 のとき 0
 

   <第2階導関数>
    y = f(x) とする
    第2階導関数 y" = 6x − 12 = 6(x − 2)

     x = 1 のとき y" < 0 より、接線の傾きは逓減・・・f(1) = 4 は極大値
     x = 3 のとき y" > 0 より、接線の傾きは逓増・・・f(3) = 0 は極小値
 

(3)容器の体積yは、
    y = (3−2x)(8−2x)x = 4x −22x + 24x (ただし、0 ≦ 2x ≦ 3、すなわち、0 ≦ x ≦ 3/2)
    導関数 y´= 12x − 44x + 24 = 4(3x − 2)(x − 3)

     x = 2/3 と x = 3のときに極値をとる。

    第2階導関数 y" = 24x − 44 = 4(6x − 11)
     x = 2/3 のとき y" < 0 より、接線の傾きは逓減 x = 2/3 のとき、極大値200/27をとる。
     
     0 ≦ x ≦ 3/2では、常に接線の傾きは逓減しているから、極大値以上のyの値は存在しない。

     よって、yを最大にするxの値は、x = 2/3 である。

  #・・・すみません、定式化を間違えておりました。(小幡)


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