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Mathematics Senior High

(2)の解説に星マークつけているところで、 y=f(x)のグラフが上に凸のグラフと判断できる過程がイマイチよく分かりません。詳しく説明していただけると嬉しいです

194 基本例 115常に成り立つ不等式(絶対不等式) (1) すべての実数xに対して, 2次不等式 x2+(k+3)x-k>0が成り立つよう な定数kの値の範囲を求めよ。 (2) 任意の実数xに対して, 不等式 ax²-2√3x+α+2≦0 が成り立つような定 p.187 基本事項 数αの値の範囲を求めよ。 指針左辺をf(x) としたときの, y=f(x)のグラフと関連付けて考えるとよい。 (1) f(x)=x2+(k+3)x-kとすると, すべての実数xに対してf(x)>0が成り立つのは, y=f(x)のグラフが常にx軸より上側 (y>0の部分)に あるときである。 y=f(x) WORKDA E y=f(x) のグラフは下に凸の放物線であるから, グラフが 常にx軸より上側にあるための条件は, x軸と共有点をも たないことである。 よって, f(x)=0 の判別式をDとする と, D<0 が条件となる。 + x f(x)の値が常に正 D<0はんについての不等式になるから,それを解いてkの値の範囲を求める。 (2)(1)と同様に解くことができるが,単に 「不等式」とあるから, a=0の場合(2次 不等式でない場合) と α≠0の場合に分けて考える。 a≠0の場合,αの符号によって, グラフが下に凸か上に凸かが変わるから,αにつ いての条件も必要となる。 また, 不等式の左辺の値は0になってもよいから,グラ フがx軸に接する場合も条件を満たすことに注意する。 CHART 不等式が常に成り立つ条件 グラフと関連付けて考える =(-)-a 解答 (1) f(x)=x2+(k+3)x-k とすると, y=f(x) のグラフ は下に凸の放物線である よって、 すべての実数xに対してf(x)>0が成り立つた めの条件は,y=f(x) のグラフが常にx軸より上側にあ る,すなわち, y=f(x) のグラフがx軸と共有点をもた ないことである。 ) ゆえに、2次方程式(x)=0の判別式をDとすると, 求 める条件は D<0 100 (e-)(I D=(k+3)2-4・1・(-k)=k2+10k+9 =(k+9)(k+1) であるから, D<0より (k+9)(k+1)<0 よって -9<k<-1 0-930 (2)a=0 のとき,不等式は-2√3x+2≦0となり, 例えばx=0のとき成り立たない。 [3] f(x)のx2の係数は正で あるから下に凸。 指針 ★ の方針。 不等式が成り立つ条件を, y=f(x) のグラフの条件 に言い換えて考える。 f(x)>0から D> 0 とすると誤り! D<0 の "<" は, グラフ がx軸と共有点をもた ないための条件である。 α = 0 のとき,左辺は2 次式でない。

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2番の記述は解答では 1≦x<2のとき... 2≦x≦3のとき... となっていますが 1≦x≦2のとき... 2<x≦3のとき... でもいいですよね??

114 重要 例題 68 定義域によって式が異なる関数 (2) 関数f(x) (0≦x≦4) を右のように定義すると き,次の関数のグラフをかけ。 (1) y=f(x) (2) y=f(f(x)) 解答 (1) グラフは図 (1)。 (2f(x) (2) f(f(x))= よって, (1) のグラフから 0≦x<1のとき 1≦x<2のとき 指針▷定義域によって式が変わる関数では, 変わる境目のx,yの値に着目。 (2) f(f(x)) はf(x)のxにf(x) を代入した式で, 0≦f(x)<2のとき 2f(x), 2≦f(x)≦4のとき 8-2f(x) (1) のグラフにおいて, f(x) <2となるxの範囲と, 2≦f(x) ≦4となるxの範囲を見 極めて場合分けをする。 YA 2≦x≦3のとき 3<x≦4のとき よって, グラフは図 (2) 。 (1) 4 (0 ≤ f(x) <2) [8-2f(x) (2≤ f(x) ≤4) 2 0 f(f(x))=2f(x)=2・2x=4x f(f(x))=8-2f(x)=8-2・2x=8-4x I 1 i I I I I 「 1 2 3 4 x f(f(x))=8-2f(x)=8-2(8-2x)=4x-8 f(f(x))=2f(x)=2(8-2x)=16-4x (2) YA 4 M 練習 4 68 次の関数のグラフをかけ。 (1) y=f(r) 12 3 4 x f(x)= 参考 (2)のグラフは,式の意味を考える方法でかくこともできる。 [1] f(x) が2未満なら2倍する。 [2] ∫(x) が2以上 4以下なら、8から2倍を引く。 JAMENT 2x [右図で,黒の太線・細線部分が y=f(x), 赤の実線部分が y=f(f(x)) のグラフである。] なお, f(f(x)) f(x) f(x) の 合成関数といい, (fof) (x) と書く (詳しくは数学Ⅲで学ぶ)。 関数 f(x) (0≦x<1) を右のように定義するとき { 00000 (0≦x<2) 8-2x(2≦x≦4) Work 変域ごとにグラフをかく。 (1) のグラフから、f(x)の 0≦x<1のとき 0≦f(x)<2 1≦x≦3のとき 2≦f(x)\4 3<x≦4のとき 0≦f(x)<2 また, 1≦x≦3のとき、 f(x) の式は 1≦x<2ならf(x)=2x 2≦x≦3 なら f(x)=8-3 のように、2を境にして が異なるため (2) は左の 答のような合計4通りの 合分けが必要になってくる 23 y 4 2 0 (2x 8から2倍 2倍する (Osr< 方 J は a- <平 平 す <27 した

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