x≧0 でつねに成り立つ3次不等式(B)
★★★☆☆☆☆(共通テスト) / 作成者: shonan / 2026/10/24
🔁 類題: x≧0 でつねに成り立つ3次不等式(A) (★★★☆☆☆☆(共通テスト))
問題
$x\geqq 0$ のすべての $x$ に対して,不等式 $x^3-3ax^2+4\geqq 0$ が成り立つような定数 $a$ の値の範囲を求めよ.
$f(x)=x^3-3ax^2+4$ とおくと $f'(x)=3x^2-6ax=3x(x-2a)$.
(i) $a\leqq 0$ のとき:$x\geqq 0$ で $f'(x)\geqq 0$ であり,$f(x)$ は増加する.最小値は $f(0)=4>0$ で,条件を満たす.
(ii) $a>0$ のとき:$f(x)$ は $0\leqq x\leqq 2a$ で減少し,$x\geqq 2a$ で増加する.最小値は
\[ f(2a)=8a^3-12a^3+4=4-4a^3 \]
条件は $4-4a^3\geqq 0$ より $a^3\leqq 1$,すなわち $0<a\leqq 1$
(i),(ii) より $a\leqq 1$
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