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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】

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