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(1) f(x) = x e-ax とおくと
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f(x) ' = (x)' e-ax + x ( e-ax )'
= e-ax + x ( -ae-ax ) ここ( )ないと不可
= e-ax(1-ax)
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e-ax は常に正(+)なので、(1-ax) > 0 のとき f(x) ' が+
両辺にaxを足して 1-ax + ax > 0+ax つまり
1 > ax ここでaは正(+)なので両辺をaで割って
(1/a) > x のとき f(x) ' が+
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e-ax は常にプラスなので、(1-ax) < 0 のとき f(x) ' が負(-)
つまり (1/a) < x のとき f(x) ' が負(-)
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これらを増減表にかくと
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x | (1/a)より小 | 1/a | (1/a)より大 |
傾きf(x)' | + | 0 | - |
グラフ y | / 増加 | 極大値 1/(ae) | \ 減少 |
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極大値はf(x)にx=1/a を代入して f(1/a) = (1/a)e-1=1/(ae)
グラフの右半分ではxは+,
指数関数は常に+ なので
マイナスになりません
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傾きの増加率も求める
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f(x) ' ' = { e-ax (1-ax) } '
= ( e-ax )' (1-ax) + e-ax (1-ax)'
= -ae-ax (1-ax) + e-ax (-a)
= e-ax (-a+a2x) + e-ax (-a)
= e-ax (a2x-2a)
= a2 e-ax (x-2/a)
a2 e-ax は常にプラスなので、
f(x) ' ' が+になるのは x-2/a > 0 のとき。
つまり x > 2/a のとき(下に凸)。
f(x) ' ' が - になるのは x-2/a < 0 のとき。
つまり x < 2/a のとき(上に凸)。
f(x) ' ' が 0 になるのは x-2/a = 0 のとき(変曲点)。
つまり x = 2/a のとき。
これらを増減表に加えると
x |
| 1/a |
| 2/a |
|
傾きf(x) ' | + | 0 | - | - | - |
曲率f(x) ' ' | - | - | - | 0 | + |
グラフ y |  増加 | 極大値 1/(ae) |  減少 | 変曲点 2/(ae2) |  減少 |
変曲点のyの値は
f(x) のxに 2/a を代入して f(2/a) = (2/a) e-2