方針
絶対値を と に分けて外し,それぞれで微分する。 により臨界点の並びが になることを確認し, は微分不能だが左右の増減から極大と判定する。(2) は積分区間 全体で なので, として積分する。
解答
(1) では なので である。したがって である。よって 側では が増減の境目になる。
一方, では なので であり, である。 なので, では常に であり, である。
増減をまとめると, で増加, で減少, で増加, で減少する。したがって で極値をとる。値は である。左右の増減より, と で極大, で極小である。したがって である。
(2) 積分区間は であり,この範囲では常に である。したがって を用いればよい。求める量はである。
部分積分を2回行うとである。よって である。ここでだからである。
絶対値で接続された指数曲線
別解
解法2
方針
極値は左右の対数微分で符号だけを簡潔に調べる。極限は により積分区間を移し、指数減衰する標準的な3つの積分へ分解して求める。
解答
(1)
では では を考慮すると、増減はとなる。したがって極大値は極小値は である。
(2)
積分区間では なので である。
とおくと右辺を展開してと書く。ただしである。部分積分により で だからである。
総評
難度は10段階中7、計算量は10段階中6。目安時間は25分。絶対値を外す分岐点が で,さらに のため の順に増減を調べられる。 は微分係数で判定する点ではなく,左右で増加から減少へ変わる尖った極大として扱う。(2) では積分範囲全体が に入ることが見えれば,あとは の積分と極限評価に集中できる。 2解法の結論を照合し、端点・符号・定義域・必要十分性を再確認した。図を含む場合は本文との対応と縮尺に依存しない論証も確認している。