極値をもつ条件と、そこから係数を決める……3 次関数の定番
次関数が極値をもつかどうかは、導関数の 次方程式が異なる 実数解をもつかで決まります[1]。
なら です。判別式を で割った値を使います。
解が異なれば、その前後で の符号が変わります。極大と極小が つずつ現れる形。
が正のあいだは山と谷があり、 以下になると消えます。 が実数解をもつかどうかの境目です。
例:極値をもつ範囲を求める
が極値をもつ の範囲を求めます。
判別式を で割ると です。これが正になる条件を書きます。
のときは重解になり、 の符号が変わりません。接するだけで、極値にはならない[1]。
例:分数関数の場合
が極値をもつ の範囲を調べます。定義域は 。
分母は正なので、符号は で決まります。 なら の前後で符号が変わる。
のときは が続き、極値をもちません。 次関数と同じ考え方で、分子の符号だけを見ています。
極値から係数を決める
「 で極大値 」のような条件から係数を求める問題があります。書く式は 種類です。
は必要条件にすぎません[1]。係数を出したあと、本当に極値になっているかを増減表で確かめます。
例:4 つの条件から決める
が で極大値 、 で極小値 をとるとします。
に つの点を入れます。
引き算すると で 、戻して です。
から 。求める関数は になります。
も合っています。条件が つ余るので、検算に使えます。

決まった関数を描くと、条件がそのまま図に出ています。 で高さ 、 で 軸に接する形。
十分性の確認が要る理由
を満たしても、そこが極値とは限りません[2]。 の原点がその反例です。
係数を求めたあと、増減表を書いて符号の変化を確かめます。書かずに答えると、条件を満たさない解を混ぜてしまう。
の符号で判定する道もあります。正なら極小、負なら極大。 のときは判定できないので、増減表に戻ります[3]。
が極値をもたない の範囲はどれか。
極値が存在しない形
次関数で極値がないのは、 がつねに同じ符号のときです。単調に増えるか、単調に減るか。
がその例で、。どこでも増え続けます。
が重解をもつ場合も同じです。 では ですが、両側とも正のまま。
と極値の関係で、正しいものはどれか。
- なら必ず極値をとる
- 極値をとるなら が成り立つ
- どちらも相手を導く
微分できる点で極値をとるなら、そこでの傾きは です。逆は の原点が反例になります。必要条件と十分条件の向きをとり違えないところが要注意。
答案の形をそろえる
必要条件で候補を絞り、十分性で確かめる。この 段構えは、係数決定の問題すべてに共通する形です。












f′(x)=3x2+2ax+a の判別式を 4 で割ると a2−3a です。極値をもたないのは a2−3a≤0、つまり 0≤a≤3 のとき。