第2回 問題解答 (1月10日〜2月9
下のグラフはある3次関数のグラフです。関数の式をy=ax^3+bx^2+cx+dとします。
このとき係数a,b,c,dの符号を求めてください。
答えは、正正負負のように書いてください。

解1
y=f(X)とします。 f(0)=dで y切片を見て dは正
y'=f'(x)でX=0を代入すると X=0での接線の傾きがでる f'(0)=cより cは正
y=x^3(a+b/x+c/x^2+d/x^3)よりx→∞のときy→∞より aは正
y''=0を解くと x=-b/3a 変曲点のx座標が正より b<0
正負正正 となります

解2
a>0、d>0は解1と同じ
グラフの極値を考えると、x=α、βで極値をとるとして、(α、βは正)
f'(x)=3a(x-α)(x-β)となる。 これを積分して、f(0)=dより
f(x)=ax^3-3/2(α+β)x^2+3/2aαβx+d
これよりb=-3/2(α+β) c=3/2aαβから b<0 c>0
正負正正 となります。

解3
a,c,dは解1と同じ b>=0とすると、x>0で単調増加となるが、グラフはそうではない
よってb<0

解4(パンダ猫さん) 実際の解を評価するという方法です。
a,,dは解1と同じ f'(x)=3ax^2+2bx+c=0の小さいほうの解x=(-b-sqrt(b^2-3ac))/3aが正
である(極大を与えるxの値が正)ことから -b>sqrt(b^2-3ac) よってb<0、c>0

解5(なか さん) すべてx=0で処理している美しい解答でした。
a,c,dは解1と同じ bはX=0で上に凸より f''(0)<0

解6(有無相生さん) aの符号の決定方法のあたらしいパターンです。
気がつきま宣下した。
極小を与えるxをα、極大を与えるxをβとすると、
f'(x)=3*a*(x-α)*(x-β)=3a*x*x=2*b*x+cとなり、
α>x>βでf(x)は増加するから、f'(x)<0より、a>0