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1927年(昭和2年)東京帝國大學農學部-數學[1]

2022.08.31記

[1] x^{\frac{1}{x}} ノ Maximum, Minimum ヲ求メヨ.

[1] x^{\frac{1}{x}} の極大値と極小値を求めよ.

2024.12.30記
y=x^{\frac{1}{x}}微分は対数微分法を用いるのが普通であるが,2変数関数の断面に沿う方向微分として考えることもできる.具体的にはt=\dfrac{1}{x} として y=x^t について
dy=t x^{t-1}\, dx+(\log x)x^t\, dt
となるので
\dfrac{dy}{dx}=t x^{t-1}+(\log x)x^t\, \dfrac{dt}{dx}=x^t \left\{ \dfrac{t}{x}+(\log x)\left(-\dfrac{1}{x^2}\right)\right\}=x^{t}\left\{\dfrac{1}{x^2}+(\log x)\left(-\dfrac{1}{x^2}\right)\right\}=x^{t}\cdot \dfrac{1-\log x}{x^2}
となる.

[解答]
(x^{\frac{1}{x}})'=x^{\frac{1}{x}}\cdot\dfrac{1-\log x}{x^2}
であるから,増減表は次表.

x (0) \cdots e \cdots +\infty
y' + 0 -
y \nearrow 極大 \searrow

よって極小値はなく,x=e で極大値 e^{\frac{1}{e}} をとる.

x\gt ey'\lt 0 であるが,y' は急激に0に近づくので x^{\frac{1}{x}} は非常にゆっくりと減少しながら 1 に近づく.




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