対称性を利用したグラフの概形(A)
★★☆☆☆☆☆(章末問題) / 作成者: shonan / 2026/10/26
🔁 類題: 対称性を利用したグラフの概形(B) (★★☆☆☆☆☆(章末問題))
問題
関数 $y=e^{-x^2}$ のグラフの概形をかけ.ただし,増減,極値,凹凸,変曲点,漸近線を調べること.
$f(x)=e^{-x^2}$ とすると $f(-x)=f(x)$ であるから,グラフは $y$ 軸に関して対称である.よって $x\geqq 0$ で調べる.
$y'=-2xe^{-x^2}$,$y''=(4x^2-2)e^{-x^2}=2(2x^2-1)e^{-x^2}$
$e^{-x^2}>0$ であるから,$x\geqq 0$ において $y'=0$ とすると $x=0$,$y''=0$ とすると $x=\dfrac{1}{\sqrt{2}}$
\[ \begin{array}{c|ccccc}
x & 0 & \cdots & \frac{1}{\sqrt{2}} & \cdots & \\ \hline
y' & 0 & - & - & - & \\ \hline
y'' & - & - & 0 & + & \\ \hline
y & 1 & \searrow\!\text{(上凸)} & \frac{1}{\sqrt{e}} & \searrow\!\text{(下凸)} &
\end{array} \]
対称性から,$x=0$ で極大値 $1$.変曲点は $\left(\pm\dfrac{1}{\sqrt{2}},\,\dfrac{1}{\sqrt{e}}\right)$
$\displaystyle\lim_{x\to\pm\infty}y=0$ より,$x$ 軸が漸近線.グラフは下図.
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