図形の面積の最大値(B)
★☆☆☆☆☆☆(教科書) / 作成者: shonan / 2026/10/26
🔁 類題: 図形の面積の最大値(A) (★☆☆☆☆☆☆(教科書))
問題
曲線 $y=e^{-x^2}$ と $x$ 軸の間に,1 辺が $x$ 軸上にあり,残りの 2 頂点が曲線上にある長方形を,$y$ 軸に関して対称になるようにつくる.この長方形の面積の最大値を求めよ.
曲線上の頂点を $(t,\,e^{-t^2})\ (t>0)$ とすると,長方形の面積は
\[ S(t)=2t\cdot e^{-t^2} \]
$S'(t)=2e^{-t^2}+2t\cdot(-2t)e^{-t^2}=2(1-2t^2)e^{-t^2}$
$t>0$ で $S'(t)=0$ となるのは $t=\dfrac{1}{\sqrt{2}}$ で,その前後で $S'(t)$ は正から負に変わる.
よって,最大値は $S\left(\dfrac{1}{\sqrt{2}}\right)=\sqrt{2}\,e^{-\frac{1}{2}}=\sqrt{\dfrac{2}{e}}$
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