図の2つは「x=0で極小値-1」と言ってよいのでしょうか?
判断に困ったら定義を参照します!
あるx=aでの値f(a)が極小値であるとは・・・
①aを内部に含むある区間において「f(a)<f(x)」が成り立つことをいう.
②f(x)がx=aの前後で,「減少から増加に転じる」ことをいう.
③aを内部に含むある区間において「f(a)が最小値」であることをいう.
色んな定義があるじゃないか!? と突っ込みたくなるというのが,今回のテーマです.
①が狭義の極値.
広義になると,③のように「最小値」で定義します.
大学では,②のように増減で定義することはないようです.
高校数学では・・・何と!
「連続関数」という仮定がつくようです.
つまり,不連続なときは,極値が定義されないのです!
図の2つの関数はx=0で連続ではないから,極小値とは言えないようです.
大学の定義と高校の定義が違うのですね!!
③で定義すると,y=1のような定数関数は,すべての点で極値をとることになります.
これは避けたいですね.
だから,高校数学では
①’
連続関数f(x)であるx=aでの値f(a)が極小値であるとは,aを内部に含むある区間において「f(a)<f(x)が成り立つ」となることをいう.
を採用することが多いようですが,教科書によっては②’(つまり,②かつ連続)を定義に用いていることもあるようです.
図の1つ目:
大学の定義
①☞極小値!
②☞極小値!
③☞極小値!
高校での各定義☞極小値でない
図の2つ目:
大学の定義
①☞極小値!
②☞極小値でない
③☞極小値!
高校での各定義☞極小値でない
他に,例えば,y=|x+1|+|x-1|なども,「x=0でのy=2」が極小値かどうか,定義によって変わります.
グラフは次のような感じです.
\_/
-1≦x≦1で平らになります.
最小値で定義する③の場合は極小値ですが,②増減や①f(a)<f(x)による定義では極小値になりません.
たかが極値と侮るなかれ.
高校と大学で定義が違う
高校でも教科書によって定義が違う
という,とっても変わった現象が起きているのです.
出題する大学の先生にとっての極値が,高校生にとっては極値ではなかったりするのです.
そういう危険領域に入る問題は見たことがないので,たぶん大丈夫だと思いますけどね.
では,連続を仮定する高校数学では,
②増減による定義
①f(a)<f(x)による定義
は,同じなのでしょうか?
教科書によって,書き方が違うだけで,同じことを言っているのか?
それとも,定義そのものが違っているのか?
またこの辺も探っていきましょいう.