4 次関数のグラフと複接線……2 点で同時に触れる直線を探す
次関数のグラフには、 の形と の形があります[1]。導関数が 次式なので、極値は最大 つ。
次方程式の実数解の個数が、そのまま極値の数になります。
が負のあいだは谷が つあり、 の形。正になると谷が つにまとまります。
境目は です。 が、 個の解をもつか 個かで分かれます。
複接線
点で同時に接する直線を、複接線といいます。 次関数には、この直線が現れることがあります。
次関数では起こりません。接線と曲線の交点を求める式が 次で、重解を つ作る余地がないためです。
次なら 次式になり、 乗が つ並ぶ形にできます。次数の違いが効いています。
例:複接線を求める
と直線 が 点で接する条件を書きます。
差が つの重解をもつので、次の形に因数分解できます。
右辺を展開すると の係数は 。左辺には の項がないので です。
係数を比べます。 から 、 の係数から 、定数から 。
複接線は です。接点は で、 つの極小点にあたります。

青い直線が 点で触れています。赤い点は変曲点で、 つあります。
この例では複接線が水平でした。 次の項や 次の項があると、傾いた複接線になります。
変曲点は 2 つか 0 個
は 次式です。判別式が正なら つ、負なら 個[1]。
の形では、 つの谷のあいだに変曲点が つ並びます。山から谷へ移るところで、曲がり方が変わるためです。
の形でも変曲点をもつことがあります。極値の数と変曲点の数は、別々に決まります。
例:増減表を書く
を調べます。。
と で極小、 で極大です。値はそれぞれ 、、。
から、変曲点は 。偶関数なので、 軸について対称な形になります。
複接線は です。 つの極小点を通る水平な直線が、そのまま複接線になります[2]。
次関数の極値の個数として、ありえないものはどれか。
- 個
- 個
- 個
偶関数の場合
のように偶数次だけなら、 軸について対称です。
つの極小の値が等しくなるので、複接線は水平になります。計算も短く済む。
奇数次の項が入ると対称性が崩れ、 つの谷の深さが変わります。それでも複接線は引けますが、傾いた直線になる。
軸について対称。 つの谷が同じ深さで、複接線は水平
対称性がない。谷の深さが違い、複接線は傾く
複接線の求め方をそろえる
接線を 本立てて連立する方法もありますが、重解の形に置くほうが計算が短い。 次式の因数分解として扱えます[3]。
の複接線はどれか。
で極小値 をとります。偶関数なので つの谷が同じ深さで、それを結ぶ水平な直線が複接線になります。
押さえるところ
次関数にはない現象なので、 次特有の問題として出ます。重解を つ作る、という発想を覚えておくと手が動きます。











y′ は 3 次式なので、実数解は 1 個か 3 個です。重解を含めても、符号が変わる点の数は 1 か 3 になります。