不等式がいつでも成り立つ条件?最小値の符号で決まる話
「すべての で 」は、「 の最小値が 以上」と同じことです。
条件の言い換えができれば、あとは増減表を書くだけ。最小値を計算し、その符号を条件にします[1]。
を下げていくと、谷が 軸を割ります。ちょうど触れるところが境目です。
例:4 次式で条件を出す
すべての実数 で となる の範囲を求めます。
はつねに正なので、符号は で決まります。 で最小です。
条件は 、つまり 。最小値だけを見れば足ります。
定数分離という手
文字が か所にまとまるなら、片側へ寄せると見通しがよくなります[2]。
で を考えます。両辺を で割ります。
右辺の最小値以下であれば、すべての で成り立ちます。最小値を求めます。
で最小、値は です。答えは 。

水平線 が破線より下にあれば、曲線をどこでも下回ります。境目が最小値の です。
例:向きが逆の場合
で となる の範囲を求めます。同じように割ります。
今度は右辺の最大値以上であれば足ります。この関数は で最大、値は 。
答えは です。不等号の向きが変わると、見るべきものが最小値から最大値に替わります。
定数分離が使えないとき
文字が か所以上に現れる場合や、割ると符号が変わる場合は使えません。そのときは差の関数のまま調べます。
の符号が定まらない区間で両辺を で割ると、不等号の向きが変わってしまう。割る前に符号を確かめます。
差の関数で進める場合、最小値に文字が残ります。その最小値の符号を条件にする、という手順は変わりません。
文字を片側へ寄せ、残りの関数の最大値か最小値と比べる
差の関数のまま増減を調べ、文字を含んだ最小値の符号を条件にする
端の扱い
閉区間なら端の値も候補です。開区間なら極限を調べます[3]。
の条件で、 の様子を確かめずに済ませると誤ります。そこで値が下がっていれば、最小値は内部にありません。
は で 、 でも 。だから内部の極小が最小になります。
すべての実数 で となる の範囲はどれか。
手順をそろえる
不等号が か かで、等号を含むかが変わります。最小値がちょうど になる場合の扱いを、最後に確かめます。
で が成り立つ の範囲はどれか。
両辺を で割ると です。右辺は で最大値 をとるので、それ以上であれば全体で成り立ちます。
押さえるところ
条件の言い換えができた時点で、問題は増減表の計算に変わります。むずかしいのは、言い換えの一歩目だけです。











f′(x)=4(x−1)(x2+x+1) から x=1 で最小です。f(1)=a−3 なので、a−3≥0 が条件になります。