いつでも成り立つ不等式にしたい、文字の範囲を微分で絞る
のすべての で が成り立つのは、 のときです。
が小さいと曲線が横軸より下へ出てしまう。出ないぎりぎりの値が になります。
前の型は不等式が正しいことを示す問題でしたが、こちらは成り立つように文字を調整する問題です[1]。
最小値が 以上であればよい
「範囲の中のどの でも成り立つ」は、「範囲の中での最小値が 以上」と同じことです。
点でも下へ出たら崩れます。逆に、いちばん低いところが 以上なら、ほかはすべてそれより上にある。
左辺を関数と見て最小値を求める
最小値を の式で書く
その式が 以上になる条件を解く
最小値そのものが を含む形で出るので、最後は についての不等式になります。
例: で
とおきます。導関数は を含みません。
の範囲で になるのは だけ。手前で負、その先で正なので、 が最小です。
これが 以上であればよいので 。左端の は より大きいので、最小の候補になりません。
谷の底が横軸に触れるところが境目です。それより下がると、その付近で不等式が破れます。
分離して最大値を見る道
同じ問題を、 を片側へ寄せて解くこともできます。
を と書き直します。 が単独になりました。
右辺は の関数です。 のすべての でこの不等式が要るので、右辺の最大値以上であればよい。
とおくと 。 で最大です。
なので 。同じ答えになりました。
を式に残したまま最小値を出す。 が 2 か所に現れる形でも使える
が単独になるので、相手のグラフを 1 回描けば済む
の形なら右辺の最大値、 の形なら右辺の最小値と対応します。不等号の向きで見る場所が変わる。

例:区間が指定される場合
のすべての で が成り立つ の範囲を求めます。
が右側にあるので、左辺の最小値が 以上であればよい。
の導関数は です。 になるのは と 。
区間に入るのは だけです。 は左端より外なので候補から外します。
、、。最小値は です。
したがって になります。区間の中に極小があり、そこが最小になった形です。
最小値を出すとき、区間の外にある極値は候補から外す。
を入れて と計算しても、区間の外なので答えには関係しない。
例:4 次関数の場合
すべての実数 で が成り立つ の範囲を出します。
です。 になるのは と 。
では が平方なので符号が変わりません。極値ではない。
の前後で の符号が変わるので、こちらが極小です。
になります。4 次関数は を大きくしても小さくしても値が増えるので、極小がそのまま最小です。
2 つのグラフの上下として読む
不等式 は、 が より下へ来ない、と言いかえられます。
を動かすと 3 次曲線が上下に平行移動します。直線は動かない。
曲線が直線に触れるところまでは成り立ち、突き抜けると成り立たなくなります。触れる瞬間が境目です。
触れる場所が なのは、そこで 2 本の傾きがそろうからです。 を解いた値になります。
差の関数の最小値を求める計算と、2 本が触れる条件を求める計算は、同じ式を別の言い方で書いたものです。
例: が 2 か所に現れる形
で 、ただし とします。
なので、 が極小です。
これが 以上になる条件は 。両辺を 2 乗すると です。
が の係数に入っているので、分離しても水平線になりません。左辺の最小値を出す道を選びます。
| 不等式の形 | 見る場所 | 条件 |
|---|---|---|
| の最大値 | 最大値 | |
| の最小値 | 最小値 | |
| の最小値 | 最小値 |
のすべての で が成り立つ の範囲はどれですか。
不等号の向きも確かめます。
のすべての で が成り立つ の範囲はどれですか。
右辺の最小値を出します。 から が区間内の極小で、。端は 、 なので最小は です。
いちばん低いところが を割らなければよい。成り立つ条件を求める問題も、最小値を出す作業に落ちます。

















f′(x)=3x2−12=3(x+2)(x−2) なので、x≥0 では x=2 が最小です。f(2)=8−24+a=a−16 が 0 以上になる条件から a≥16。a≥0 は左端 f(0)=a だけを見た答えにあたります。