東大理系数学'26年前期[1]

(1) 関数の区間における最大値Mおよび最小値mを求めよ。

(2) (1)で定めたMに対し、次の不等式を示せ。


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解答 単なる微積分の計算問題なのですが、色々と工夫が必要で、細部にも神経を使います。

 () ・・・@

(1) なのでの範囲で調べます。微分すると、


よって、単調増加で、 ( )

よって、においてにおいて
よって、は、において
減少において増加です。
 ( より)

これより、は単調増加です。よって、における最大値M,最小値mは、
......[]
注.なので、です。

(2)  (加法定理を参照)
以下でとおくと、xのとき、uです。
 (置換積分を参照)

よって、
 (定積分を参照)
これより、

関数においてより、@でとすると、

これよりIは、
とすると、
 (半角の公式を参照)



 (不定積分の公式三角関数の積分を参照)
 ・・・A
であり、(1)の検討より、であって、においては単調増加なので、
においてより、
 ・・・B
においてより、
 ・・・C
においてより、
 ・・・D
においてより、
 ・・・E
従って、
は、B,C,D,Eより、 ・・・F
A+Fより、



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なお、解答は、
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