二次関数の最大・最小(場合分け)

(1)例題

①y=x2−2ax+3の0≦x≦4における最小値を求めよ。

②y=−2x2+6x+3のa≦x≦a+1における最小値を求めよ。

(2)例題の答案

y=x2−2ax+3=(x−a)2−a2+3

軸は、x=a

ⅰ)a<0のとき

画像に alt 属性が指定されていません。ファイル名: スライド2-83-1024x576.jpg

x=0のとき最小値 3

ⅱ)0≦a≦4のとき

画像に alt 属性が指定されていません。ファイル名: 二次関数の最大最小3-1024x576.jpg

x=aのとき最小値 −a2+3

ⅲ)4<aのとき

画像に alt 属性が指定されていません。ファイル名: スライド4-54-1024x576.jpg

x=4のとき最小値 −8a+19

y=−2x2+6x+3=−2(x−3/2)2+15/2

軸は、x=3/2

ⅰ)3/2<a+1/2 つまり 1<aのとき

画像に alt 属性が指定されていません。ファイル名: スライド5-46-1024x576.jpg

x=a+1のとき最小値 −2a2+2a+7

ⅱ)a+1/2=3/2 つまり a=1のとき

x=1またはx=2のとき最小値 7

ⅲ)a+1/2<3/2 つまり a<1のとき

x=aのとき最小値 −2a2+6a+3

(3)解法のポイント

軸や範囲に文字が含まれている場合の二次関数の最大・最小を求める問題は場合分けが必要となります。

場合分けを考えるためにも、まず二次関数の最大・最小を求めるときの基本を確認します。二次関数の最大・最小を求める問題を解くときは、縦に3つの線を引きます。

①定義域

②定義域の中央

③軸

この3つです(範囲は両端があるので、線の本数は4本になることが多い)これが基本で、必ずこのやり方でやらないといけません。

しかし、範囲や軸に文字が含まれているときは、これらの位置関係が確定しないので、場合分けが必要になります。

すなわち、以下の4つの場合分けのパターンがあります。

①下に凸で最小値

ⅰ)軸が範囲の左、ⅱ)軸が範囲の中、ⅲ)軸が範囲の右

②下に凸で最大値

ⅰ)軸が範囲の真ん中より左、ⅱ)軸が範囲の真ん中と一致、ⅲ)軸が範囲の真ん中より右

③上に凸で最小値

ⅰ)軸が範囲の真ん中より左、ⅱ)軸が範囲の真ん中と一致、ⅲ)軸が範囲の真ん中より右

④上に凸で最大値

ⅰ)軸が範囲の左、ⅱ)軸が範囲の中、ⅲ)軸が範囲の右

これらの場合分けの4パターンは覚えるというよりは、実際に3つの線と放物線をかいてみて理解するとよいでしょう。

(4)理解すべきコア(リンク先に動画があります)

二次関数の最大と最小を考えるときに引くべき3つの線を理解しましょう(場合分けについても解説しています)→二次関数の最大と最小を考えるときに引くべき3つの線

☆動画はこちら↓