x=cosθ, y=sinθ とおく2次式の最大・最小(B)
★★★☆☆☆☆(共通テスト) / 作成者: shonan / 2026/10/24
🔁 類題: x=cosθ, y=sinθ とおく2次式の最大・最小(A) (★★★☆☆☆☆(共通テスト))
問題
実数 $x,\ y$ が $x^2+y^2=4$ を満たすとき,$3x^2+2xy+3y^2$ の最大値と最小値,およびそのときの $x,\ y$ の値を求めよ.
$x=2\cos\theta$,$y=2\sin\theta$ $(0\leqq\theta<2\pi)$ とおくと
\[ 3x^2+2xy+3y^2=3(x^2+y^2)+2xy=12+8\sin\theta\cos\theta=12+4\sin 2\theta \]
$-1\leqq\sin 2\theta\leqq 1$ であるから,最大値 $16$,最小値 $8$.
最大となるのは $\sin 2\theta=1$,すなわち $\theta=\dfrac{\pi}{4},\ \dfrac{5}{4}\pi$ のときで,$(x,\ y)=(\sqrt{2},\ \sqrt{2}),\ (-\sqrt{2},\ -\sqrt{2})$
最小となるのは $\sin 2\theta=-1$,すなわち $\theta=\dfrac{3}{4}\pi,\ \dfrac{7}{4}\pi$ のときで,$(x,\ y)=(-\sqrt{2},\ \sqrt{2}),\ (\sqrt{2},\ -\sqrt{2})$
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