区間の端も候補に入れないと3次関数の最大値は決まらない
を で考えると、最大値は です。極大値は ですが、そちらではありません。
という右端で になり、極大値をはるかに上回ります。
2 次関数なら頂点だけ見れば済みました。3 次関数では、区間の端も候補に入れないと答えが出ません[1]。
候補は 2 種類だけ
閉区間 での最大値と最小値は、次のどちらかで起きます。
と 。区間が切れている以上、そこで打ち止めになる
の解が区間の中にあるときだけ。外にあれば候補に入らない
候補を全部書き出して、いちばん大きいものが最大値、いちばん小さいものが最小値です。
途中で急に飛び上がることはありません。多項式のグラフはつながっているので、山と谷と端しか候補になりません。
例: を で
導関数から始めます。
の解は と 。どちらも区間 の中にあります。
候補は 4 つ。、、、 です。
最大値は 、最小値は になります。最小値は と の 2 か所でとる。

極大値は「近所でいちばん高い」だけです。遠くにもっと高い場所があれば、最大値にはなりません[2]。
例:端で最大も最小もとる
を で調べます。
解は と で、どちらも区間の中にあります。
、、、。
| 種類 | ||
|---|---|---|
| 左端 | ||
| 極大 | ||
| 極小 | ||
| 右端 |
最大値は 、最小値は 。どちらも端でとりました。極大の も極小の も、どちらでもありません。
例:極値が区間の外にある
を で考えます。
の解は で、どちらも区間の外です。候補は端の 2 つだけになります。
区間の中では なので、 はずっと増えている。
、。最大値は 、最小値は です。
単調な区間では、左端が最小で右端が最大。増減表を書くまでもなく決まります。
例:極値が片方だけ入る
同じ関数を で考えます。 は区間の中、 は外です。
候補は 、、 の 3 つ。
最大値は 、最小値は になります。極小値がそのまま最小値になった形です。
を解く
解が区間の中にあるかを確かめる
中にある解と両端の値を並べて比べる
2 段目を飛ばすと、区間の外の極値まで候補に入れてしまいます。解が出るたびに区間と照らします。
区間をずらすと、赤と緑の点が端と山谷のあいだを行き来します。関数は同じでも答えは変わる。
例:4 次関数でも同じ
を で調べます。
解は と 。区間に入るのは と の 2 つです。 は外。
、、、。
最大値は 、最小値は です。次数が上がっても、候補を並べて比べる手順は変わりません。
区間に文字が入る場合
の における最大値を、 の範囲で求めます。
区間の中では が極小です。極大の は より左なので入りません。
は まで減り、そこから増えます。最大値の候補は左端の と右端の だけ。
どちらが大きいかは しだいです。 を解きます。
なので 、つまり です。
右端がまだ低い。最大値は左端の
右端が追い越す。最大値は
のときは で、左端と並びます。境目がここになる。
が小さいうちは左端が高いままです。 を越えたところで右端が追い抜きます。
の における最大値はいくつですか。
区間外の解を見分ける問題も確かめます。
の における最小値はいくつですか。
の解 はどちらも区間の外です。区間内では なので単調増加で、最小は左端の 。 は区間外にある での極小値にあたります。
候補を全部出して比べる。この一手で、区間が変わっても文字が入っても同じように片づきます。

















f′(x)=3x2−12x+9=3(x−1)(x−3) なので候補は x=0,1,3,4。値は 0、4、0、4 です。極大値 4 と右端の f(4)=64−96+36=4 が並び、最大値は 4 になります。