微分法(数3) 問題

問1 p>1,1/p+1/q=1を満たす実数p,qに対して、任意の正の実数x,yが、不等式
xy≦xp/p+yq/qを満たすことを示せ。
出典:源秀哉様ご提供 解答はこちら

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問2 a,bを正の数、nを正の整数とする。(a+b)n≦2n-1(an+bn) であることを示せ。
出典:典型題(例外的に、数と式カテゴリにも収録しました) 解答はこちら

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問3 f(x)=x2+4ncosx+1-4n(nは正整数)とする。
(1) f(x)=0, 0<x<π/2を満たすxがただ1つ存在することを示せ。
(2) 以下、(1)のxをxnとする。limn→∞xn=0であることを示せ。
(3) limn→∞nxn2を求めよ。
出典:99年防衛医大 解答はこちら

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問4 対数は自然対数とする。
(1) 正の実数xに対し、logx≦x-1が成り立つことを示せ。
(2) (1)の結果を用いて、任意のn個の正の実数x1,x2,……xnに対し
  ((x1+x2+……+xn)/n)n≧x1*x2*……*xn
が成り立つことを示せ。
出典:有名問題 解答はこちら

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問5 x≧-1/4のとき常に
 1+2x-2x2+kx3≧√(1+4x) …[1]
が成り立つような実数定数kの値を求めよ。
出典:新作問題 解答はこちら

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問6 関数f(x)=x(x+sinx)がx>0で単調増加であることを示せ。
出典:小ネタ 解答はこちら

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問題7(微分法関連小ネタ集) 以下の問いに答えよ
(1) 次の関数f(x)の導関数f'(x)を求めよ。
  f(x)=sin(x2)/x(x≠0のとき)、0(x=0のとき)

(2) x=a*cos3t, y=b*sin3t(0<t<π/2)のとき、d2y/dx2をtの式で表せ。

(3) f(x) = √(1 + √(1 + √(1+x)))のとき、1/f ' (0)を求めよ。

出典:有名問題 解答はこちら

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問8 logを自然対数とする。
(1) x>0のとき、√x>logxが成り立つことを示せ。
(2) (1)を用いてlimx→+∞(logx)/x, limx→+0x*logxを求めよ。
(3) 関数f(x)=xxのグラフをかけ。

出典:有名問題 解答はこちら

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問9 logを自然対数とする。
xy平面の直線y=2(logt)x-t2+1(…[1])を考える。
tが1≦t≦eの範囲を動くとき、直線[1]が通過する領域を図示せよ。

出典:有名問題 解答はこちら

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問10 関数y=sin(x)のグラフ上の点列Pn(xn,sin(xn))は
次の1)、2)の条件を共に満たす。(n=1,2,3,・・)
  1)π/4<x1<π/2
 2)点Pnにおける関数y=sin(x)の法線とx軸との交点のx座標がxn+1となる。
このとき、次の問いに答えなさい。
(1) xn+1とxnの間に成り立つ関係式xn+1=f(xn)を求め、π/4<xn<π/2を示せ。
(2) π/4<x<π/2のとき、0<f'(x)<1を示せ。
(3) limn→∞xnの値を求めよ。

出典:ちのたく様ご提供 解答はこちら

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問11 関数 f(x)=e-x2 の第n次導関数dnf(x)/dxn をfn(x)とおく。(n=0,1,2,…)
ただしf0(x)=f(x)とする。
(1) fn(x)をfn-1(x),fn-2(x)で表せ。
(2) fn(0)を求めよ。

出典:ちのたく様ご提供 解答はこちら

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問12 (ここでは、ベクトルを太字で表記します)
関数y=f(x)のグラフ上を速さVで左から右方向へ等速運動している動点Pがある。
このとき、次の問いに答えよ。
ただし、速さとは、時間をt、速度ベクトルをv(dx/dt,dy/dt)とするとき、 |v|で表される。
(1) 点Pの加速度ベクトルをa(d2x/dt2,d2y/dt2)とするとき、
加速度の大きさを|a|をVおよびf(x),f'(x),f"(x) を用いて表せ。
(2) f(x)=ekxとするとき、 |a|を最大にする点Pの座標を求めよ。(ただし、kは定数とする)

出典:ちのたく様ご提供 解答(1) 解答(2)

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問13 互いに周の長さが等しい円と正n角形がある。
円の面積をC、正n角形の面積をTnとするとき、
n≧3を満たす任意の自然数nについてTn<Cが成り立つことを示せ。
出典:ちのたく様ご提供 解答はこちら

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問14 f(x)はxに関するn次の整式(多項式)とする(n≧0)。
(1) 2変数x, yの整式として
  f(x+y)=P0(x)+P1(x)y+P2(x)y2+…+Pn(x)yn
と書き表す。ただしPi(x)(i=0, 1, 2, …, n)はxに関する整式である。
このときP0(x)=f(x), P1(x)=f'(x), P2(x)=(1/2)f"(x)
かつPn(x)=「f(x)におけるxnの係数」であることを示せ。
(2) ある定数cがあって、
  f(x+y)-f(x)=yf'(x+cy)
が成立すればf(x)の次数は2以下であることを示せ。
出典:トモ様ご提供(91年・京大) 解答はこちら

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問15 aはa>1を満たす定数とする。方程式ax=xaがx=aのみを解として持つとき、aの値を求めよ。
出典:源秀哉様ご提供 解答はこちら

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問16 f1(x),f2(x),...,fn(x)は微分可能な関数
とする。今、このすべてを掛けたものをg(x)とすと、
    g'(x)=g(x)Σk=1..n{f'(x)/f(x)}
となることを示せ。
出典:源秀哉様ご提供 解答はこちら

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問題17 図のように幅4のテープを端点Cが対辺に重なるように折るとき、
三角形ABCの面積が最小になるようなθとそのときの面積を求めよ。
出典:99 名大 解答はこちら

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問題18 xy平面上の曲線y=cos(√(π/2)*x)と、原点を中心とする半径rの円との共有点の個数N(r)を求めよ。
出典:87年 東工大 解答はこちら

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