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参考・概略です
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大問部分での処理
y=x²+2ax+b
y=(x+a)²-a²+b から 頂点(-a,-a²+b)
頂点が y=2x+1 上にある事から 頂点の座標の値を代入し
(-a²+b)=2・(-a)+1
-a²+b=-2a+1
b=a²-2a+1=(a-1)²
以上から
y=f(x)=x²+2ax+(a-1)² ・・・ ①
=(x+a)²-2a+1
頂点 (-a,-2a+1) ・・・ ②
軸 x=-a ・・・ ③
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問1
②より、(-a,-2a+1) 【16 ②】
問2
y軸との交点のy座標y=9は y切片なので
①より (a-1)²=0 を解いて、a=-2,4 【17 ④】
また、Cが下に凸である(上に開く)放物線なので
x軸と交点をもたない場合頂点のy座標が正で
②より -2a+1>0 を解いて、a<1/2 【18 ③】
問3
下に凸である(上に開く)放物線が、0≦x≦3 の範囲のとき
x=1 で最小値 3を取ることから、頂点が(1,3)とわかり
②より、-a=1,-2a+1=3 で、a=-1 【19 ①】
また、C y=(x-1)²+3 (0≦x≦3)では
x=3のとき、最大値7を取る 【20 ⑤】