・POINT
   目的関数をKとおくことは、高校生の常識。しかし、この例題の様な領域だと,いき  
   なり(0,0),(1/3,1/3)のとき最小値,最大値となると答えてしまう生徒が,案外多い。
   答えを導くには,それなりの根拠があるものだが、この様に解答する生徒に、その根  
   拠を尋ねると「確か前に解いたとき」と言う。たしかに、この例題のような領域では  
   こうなる場合がかなり多いから、生徒が,このように解答するのもしかたないのかも  
   しれない。過去に解いたことを利用するのは良いことなのだが・・・・

   この種の問題では,
目的関数=Kとしたとき、Kがどこに現れるかをみつけること 
   なのだが、ここまで考えている生徒は意外に少ない。

・解説と解答
   (1) X+Y=Kとおくと、Y=−X+Kとなるのでこれは,傾き−1の直線となる。
     (このような直線の集まりを直線群と言う。)さて、目的となるKがグラフのどこ  
     に現れているのだろうか?  
     本問では, X切片またはY切片になります。つまり,グラフがX軸,Y軸と交わ  
     る点の座標が(K,0),(0,K)となっています。
     
     では、傾き−1の
直線が領域内を通過出来る(定規を用いて動かす)ようにすれ  
     ばよいのです。
(領域を通過しない直線は,条件のX、Yでない。また,別のいい  
     
方をすれば領域内の点を通るようにKを定めている。)
     定規を動かしていくと,この領域を通過できる限界となる直線が2本見つかるは  
     ずです。1本は,(0,0)を通る直線,もう1本は、(1/3,1/3)を通る直線です。
     前者の直線が最小値を与え,後者の直線が最大値を与えます。

     以上のことから,(X,Y)=(0,0)のとき最小値=0,
             (X,Y)=(1/3,1/3)のとき最大値=2/3

   (2) 3X+Y=Kとおくと、Y=−3X+Kとなるのでこれは,傾き−3の直線とな  
     る。(ここでは、Y切片がKなので、これを利用する。X切片でもよいがK/3に  
     なるので、X切片を3倍した値がKになる)
     傾き−3を保ちながら,この領域内を動くとき,(0.5,0)を通過するときY切片が
     最大、(0,0)を通過するときY切片が最小である。よって
             (X,Y)=(0,0)のとき最小値=0,
             (X,Y)=(0.5,0)のとき最大値=1.5

   (3) X+3Y=Kとおくと、Y=−1/3X+Kとなるのでこれは,傾き−1/3の直線  
     となる。(ここでは、X切片がKなので、これを利用する。Y切片でもよいがK/3  
     になるので、Y切片を3倍した値がKになる)
     傾き−1/3を保ちながら,この領域内を動くとき,(0,0.5)を通過するときX切片
     が最大、(0,0)を通過するときX切片が最小である。よって
             (X,Y)=(0,0)のとき最小値=0,
             (X,Y)=(0,0.5)のとき最大値=1.5

   (4) X−Y=Kとおくと、Y=X−Kとなるのでこれは,傾き1の直線となる。
     (ここでは、X切片がKなので、これを利用する。Y切片でもよいが−Kとなり、
     今までと少し違ってくる。このことについては最後に解説をします。)
     傾き1を保ちながら,この領域内を動くとき,(0,0.5)を通過するときX切片が
     最小、(0.5,0)を通過するときX切片が最大である。よって
             (X,Y)=(0,0.5)のとき最小値=−0.5,
             (X,Y)=(0.5,0)のとき最大値=0.5

  
切片に−?(タイトルとしては適当でないかもしれないが,ご容赦のほど)  
        これまでの解答例は、Kそのものが現れる箇所について解答しましたが,  
        −Kでも同じでことで,−Kが最大,最小と考えればいいのです。  
        つまり、−Kが、α≦−K≦βのとき、Kは、−β≦K≦−αになるの  
        で、−Kが最大,最小ならば、Kは最小,最大となります。
        最低限理解してもらいたいことは,
        「
上側の直線が最大値を与えるとは限らない 」ことです。(逆も同様です)  


  傾きによる違いが,理解できたでしょうか?   
  以上をもちまして,高校一年生・・・今月の問題の解説を終わらせていただきます。  

  少し難しくなりますが、余裕のある人は,同じ領域で aX−Y の最大値、最小値   
  についても考えてみてください。
                     ↓
               
    解答はここ