sinθ=t とおいた3次関数の最大・最小(B)
★★☆☆☆☆☆(章末問題) / 作成者: shonan / 2026/10/24
🔁 類題: sinθ=t とおいた3次関数の最大・最小(A) (★★☆☆☆☆☆(章末問題))
問題
$0\leqq\theta<2\pi$ のとき,関数 $y=\sin\theta\cos 2\theta$ の最大値と最小値,およびそのときの $\theta$ の値を求めよ.
$\cos 2\theta=1-2\sin^2\theta$ であるから,$t=\sin\theta$ とおくと $-1\leqq t\leqq 1$ で
\[ y=t(1-2t^2)=t-2t^3 \]
$\dfrac{dy}{dt}=1-6t^2$ より,$t=\pm\dfrac{1}{\sqrt{6}}$ で極値をとる.
\[ \begin{array}{c|ccccccc} t & -1 & \cdots & -\frac{1}{\sqrt{6}} & \cdots & \frac{1}{\sqrt{6}} & \cdots & 1 \\ \hline y' & & - & 0 & + & 0 & - & \\ \hline y & 1 & \searrow & -\frac{\sqrt{6}}{9} & \nearrow & \frac{\sqrt{6}}{9} & \searrow & -1 \end{array} \]
($t=\dfrac{1}{\sqrt{6}}$ のとき $y=\dfrac{1}{\sqrt{6}}\left(1-\dfrac{1}{3}\right)=\dfrac{2}{3\sqrt{6}}=\dfrac{\sqrt{6}}{9}$)
$\dfrac{\sqrt{6}}{9}<1$ であるから,最大値は $t=-1$ のとき $1$,最小値は $t=1$ のとき $-1$.
よって,$\theta=\dfrac{3}{2}\pi$ で最大値 $1$,$\theta=\dfrac{\pi}{2}$ で最小値 $-1$
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