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マップ

増減・凹凸・変曲点でグラフを描く

増減・凹凸・変曲点でグラフを描く2
考えてみよう

曲線 y=x33xy=x^3-3x だよ。前は微分(ff')で山(極大)と谷(極小)を見つけたね。今度は「グラフの曲がり方」に注目したいんだ。

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  1. 考えてみよう
  2. 1

    曲線 y=x33xy=x^3-3x だよ。前は微分(ff')で山(極大)と谷(極小)を見つけたね。今度は「グラフの曲がり方」に注目したいんだ。

  3. 2

    左半分は上にふくらみ(\cap)、右半分は下にふくらむ(\cup)。この曲がり方が切りかわる点は、グラフのどこにあると思う?

  4. 考え方
  5. 3

    まず復習。f(x)=3x23f'(x)=3x^2-3 が 0 になる x=±1x=\pm1 が折り返し。山(1,2)(-1, 2)と谷(1,2)(1, -2)の極値だね。でも「曲がり方」は、これとは別の見方なんだ。

  6. 4

    曲がり方は「もう1回微分」でわかる。f(x)=6xf''(x)=6x だね。x<0x<0 では f<0f''<0 で上に凸(\cap)、x>0x>0 では f>0f''>0 で下に凸(\cup)。符号がちょうど入れかわるのが x=0x=0 だよ。

  7. 5

    ff'' が 0 で符号も変わる点(0,0)(0, 0)が「変曲点」。証拠に、そこで引いた接線(傾き 3-3)は曲線を貫くよ。左では曲線が接線の下(\cap)、右では上(\cup)。曲がり方の反転が目で見えるね。

  8. 解答
  9. 6

    だから増減表に凹凸も書き足せる。増える/減る(ff' の符号)と、上に凸/下に凸(ff'' の符号)の組み合わせで、グラフの形がすっかり決まるんだ。変曲点(0,0)(0, 0)が曲がり方の境目。

  10. 7

    ff' で増減、ff'' で凹凸、f=0f''=0 の符号変化で変曲点。この3つでなめらかな曲線も正確に描ける。1回微分の先=2回微分で曲がり方まで読む、これが使いどころだよ。

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