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数学 中学生

例題85 (2)の解説について質問です。 なぜ場合分けの時に「0<a≦2」とおくのですか?問題文に「正の定数a」と書いてあるので0<になるのは分かりますが、なぜ≦2なのかが分かりません。

146 基本 例題 85 2次関数の係数決定 [最大値・最小値] (1) 00000 関数y=-2x2+8x+k (1≦x≦4) の最大値が4であるように,定数kの値 | (1) を定めよ。 また,このとき最小値を求めよ。 (2) 関数 y=x2-2ax+α2-2a (0≦x≦2) の最小値が11になるような正の定数 a の値を求めよ。 基本 80, 82 重要 86 指針 関数を基本形y=a(x-p)+αに直し, グラフをもとに最大値や最小値を求め、 (1)(最大値)=4 (2) (最小値)=11 とおいた方程式を解く。 (2)では, 軸x=α (a>0) が区間0≦x≦2の内か外かで場合分けして考える。 HART 2次関数の最大・最小 グラフの頂点と端をチェック 重要 例題 定義域を0≤ とき、定数 この間 指針 形が変 a=0 (最大 なお, いよ 解答 関数の (1) y=-2x2+8x+k を変形すると y=-2(x-2)2+k+8 よって, 1≦x≦4においては, YA 最大 k+8 右の図から、x=2で最大値k+8 4 012 x 区間の中央の値は 1/2で あるから, 軸 x=2は区 間 1≦x≦4で中央より 左にある。 [1] a 解答 f(x) [2] a をとる。 y=f ゆえに k+8=4 線と 最小 最大値を4とおいて, よって k=-4 このとき, x=4で最小値-4 をとる。 (2) y=x2-2ax+α² -2aを変形すると y=(x-a)2-2a [1] 0<a≦2のとき, x=αで 最小値 -2αをとる。 kの方程式を解く。 は. をと [1] YA 軸 < 「αは正」に注意。 <0<a≦2のとき, 軸x=αは区間の内。 11 -2a=11 とすると α = a 2 0 2 x →頂点x=αで最小。 これは0 <a≦2を満たさない。 [2] 2<αのとき, x=2で の確認を忘れずに。 2a最小 最小値 22-2α・2+α2-2a, つまりα-6a+4をとる。 α2-6a+4=11 とすると a²-6a-7=0 [2] YA 2-6a+4 最小 a <(a+1)(a-7)=0 これを解くと a=-1,7 02 x 軸 2 <αを満たすものは a=7 の確認を忘れずに。 以上から、 求めるαの値は α=7 -2a 2<αのとき, 軸x=αは区間の右外。 →区間の右端 x=2で最 小。 線と は をと これ これ 以上 注意 問題文 f(x)= 練習 (1) 2次関数y=x2-x+k+1の1≦x≦1における最大値が6であるとき、定数 ③ 85 kの値を求めよ。 EX61 (2) 関数 y=-x2+2ax-a-2a-1-1≦x≦0) の最大値が0になるような定数 α の値を求めよ。 練習 定義 ③ 86 と

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数学 高校生

なぜ81の(2)と82の(2)で場合分けのやり方が違うのですか?

138 基本 例題 81 2次関数の最大・最小 (3) 00000 αは正の定数とする。 0≦x≦a における関数 f(x)=x-4x+5について、次の 問いに答えよ。 (1) 最小値を求めよ。 最大値を求めよ。 指針 区間は0≦x≦a であるが, 文字αの値が変わると, 区間の右端が動き、 最大・最小と なる場所も変わる。よって、区間の位置で場合分けをする。 (1)y=f(x)のグラフは下に凸の放物線で、軸が区間のさまに含まれれば頂点で 小となる。ゆえに、軸が区間 0≦x≦αに含まれるときと含まれないときで場合分 をする。 [1] [2] |軸 軸 軸が区間 の外 軸が区間 内大量 #31 大量 最小 -1 |最小 67x8 (2)y=f(x) のグラフは下に凸の放物線で,軸から遠いほど受)を の値は大きい(右の図を参照)。 よって、区間 0≦x≦α の両端から軸までの距離が等しくな(S 軸 [2] 4≧2のとき [2] 図[2]のように, 軸 x=2は区間 に含まれるから, x=2で最小と なる。 最小値は [1] [2] から f(2)=1 f0<a<2のとき a2のとき 最小 x=0x=2x=a x=αで最小値α² -4a+5 x=2で最小値1 (2) 区間 0≦x≦a の中央の値は 1/2 である。 a [3] 01/12 すなわち <a<43] 頂点で最小。 (1) 139 最大 <指針 ★★ の方針。 区間 0≦xaの中央 20 が、軸 x=2に対し左右 どちらにあるかで場合 する のとき 図 [3] のように,軸 x=2は区 間の中央より右側にあるから, x=0で最大となる。 最大値は a f(0)=5 [4] =2 すなわちa=4 のとき [4] 図 [4] のように,軸 x=2は区 x = 0 x=a =1/2x=2 x=0の方が軸から 分けの境目となる。 るような (軸が区間の中央に一致するような) αの値が場合 ★ = 近 遠 x=0,4で最大となる。 間の中央と一致するから, 最大 最大 <軸と x = 0, a 等しい。 [3] 軸が区間の 中央より右 [4] 軸が区間の 中央に一致 軸 区間の両端 から軸まで の距離が等 しいとき。 [5] 軸が区間の 中央より左 軸 最大値は f(0)=f(4)=5 x=0 x=4 x=21 最大 [5] 2< // すなわちα>4のとき [5] 最大 最大 区間の 区間の 中央 [5]のように,軸 x=2は区 間の中央より左側にあるから, 軸 ●最大 Ax=a0) 中央)+(1 区間の 中央 x=αで最大となる。 最大値は [3]~[5] から f(a)=d²-4a+5 x = 0 x=a x=2x=0 20 f(x)=x-4x+5=(x-2)2+1 解答 y=f(x)のグラフは下に凸の放物線で,軸は直線x=2 [1] 0<a<2のとき (1) 軸x=20≦x≦aの範囲に含まれるかどうかで場合 分けをする。 f(x)=x2-4x+22 -22+5 0<a<4のとき x=0で最大値5 この 最小 a=4のとき x=0,4で最大値5 にた 指針の方針。 [1] 軸x=2が区間0≦x≦a に含まれるかどう a4のとき x=αで最大値α-4+5 10.0

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数学 高校生

高校数学の問題です。 上が問題で下が解答です。 (2)の問題で、解答の赤文字(黒丸)の部分の 考え方がわかりません。教えて下さい。

実戦問題 10 軸が変化する2次関数の最大・最小 αを定数とする。 2次関数 f(x) = x +2ax+3α² 4 の区間 0≦x≦4 における最大値を M, 最小値を とする。 (1)a=1のとき,M = ア m= イウ である。 (2) 放物線y=f(x) の頂点の座標は α<キクのとき M=ケ I a. a² 力 であるから,最大値 M は コ a≧ キクのとき また, 最小値 mは M = サ a² + a+ スセとなる。 a<ソタ のとき m= チ a² + ツ α+[テト] ソタ ≦a<ナ のとき a≧ナのとき m= a² m = ネ a² - となる。 (3)αの値が変化するとき、 M-mは α = ハヒ のとき最小値フ をとる。 解答 (1) α = -1 のとき f(x)=x²-2x-1=(x-1)2-2) よって, f(x) は区間 0≦x≦4 において> y=f(x) 7 放物線y=f(x)の頂点の座標は (-a, 2a²-4) (S-1) Key 1 区間 0≦x≦4 の中央の値はx=2であるから, f(x) の区間 0≦x≦における最大値 M は (i) -a >2 すなわち a < 2 のとき M = f(0)=3a²-4 (ii) -α ≦2 すなわち a≧-2 のとき M = f (4) = 3a² +8a+ 12 次に,f(x)の区間 0≦x≦4 における最小値mは 最大値 M = f(4) = 7, 最小値 m = f(1) = 2x8+z(+5) (2) f(x) = (x+α) +2a2-4 と変形できるから 01 -1 4x -2 (i) y y=f(x)! Key 1 (!!!) -α > 4 すなわち α < 4 のとき O 2T4 a (ii) YA y=f(x) PA m=f(4)=3a² + 8a +12 (iv) 0 <la≦4 すなわち -4 ≦a <0 のとき m=f(-α)=2a2-4 (via すなわち a≧0 のとき m = f(0)=3a²-4 (3)(2)(i)~(v) より, M-mの値は M-m4 01 (ア) a <-4のとき M-m=3a²-4-(3a²+8a +12) =-8a-16 (イ) -4 ≦a <-2 のとき M-m=3a²-4-(2a²-4) = a² (ウ) −2≦a <0 のとき M-m=30°+8a + 12 - (2α-4) = (a+4)2 (エ) a≧0 のとき M-m=3a²+8a+ 12-(3a²-4) = 8a+ 16 (ア)~(エ)より, M-mのグラフは上の図のようになる。 グラフより, M-mは a=-2 のとき 最小値 4 () a 12 4 x y=f(x) 0 44X a 16 (iv) y y=f(x) 0 a 4 x (v) y 2 0 a y=f(x) a0 4 X 6

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数学 高校生

高校数学の問題です。 上が問題で下が解答です。 (2)の問題で、解答の赤文字(黒丸)の部分の 考え方がわかりません。 教えて下さい。

実戦問題 9 区間が変化する2次関数の最大・最小 2次関数 f(x) = x-6x-3a +18 について (1) y=f(x) のグラフは,点(ア at ウ 1)を頂点とする下に凸の放物線である。 (2)a≦x≦a+2 における関数 f(x) の最小値をm(a) とする。 m(a) = a². オ]a+[カキ] (i) a< I のとき (ii) エ ≤as のとき m(a) ケコ α+サ (iii) <b ク m(a) = a² シ α+スセ (3)0≦a≦8 の範囲でαの値が変化するとき, m(a) は 中 ナニ a = タ のとき最大値 [チツ] a= のとき最小値 である。 ヌ ネ また, a = " 八 のとき m(a)=4 となる。 解答 Key 1 2 (1) f(x)=x-6x-3a +18= (x-3)2-3a+9 よってy=f(x) のグラフは,点(3, -3+9)を頂点とする下に凸軸は直線x=3 の放物線である。 a +2 <3 すなわち a <1 のとき m(a)=f(a+2) =(a-1)2-3a+9=d-5a+10 =(a-5)²+ 15 (ii) a ≧3≦a +2 すなわち 1≦a≦3のとき 0=10... m(a) = f(3) = -3a+9 0> (1-0)(+0) a3のとき m(a) = f(a) = a²-9a+18 S = 2 9 9 4 (3)(2)(i)(ii)より,0≦a≦8の 放物線の軸が (i) 区間より右にある (i) 区間内にある () 区間より左にある の3つの場合に分けて考える。 y (i) y=f(x) IS Oa 3 a+2 右の図のようになる。 よって、この範囲でm(α) は 範囲で y=m(a) のグラフをかくと 最大 (ii) 10% y=f(x) y=m(a) 06 α = 0, 8 のとき最大値 10, 9 9 y=4 2 a=- のとき最小値 4 また、グラフより m(α)=4 となる 9% 201 3 8 αの値は (ii), () の範囲にそれぞれ1 つずつ存在し 9 4 a 3 a+2 (iii) i y y=f(x) (ii) 1≦a≦3のとき -3α+9=4 より α = 5 0 3 a X 3 これは, 1 ≦a≦ 3 を満たす。 a+2 (iii) 3<a≤8 D E F STA α2-9a +18=4 より α-9a +14=0 よって (a-2) (a-7)= 0 3 <a ≦ 8 であるから a = 7 5 (ii), (ii)より, α = 3' 7 のとき m(a)=4 となる。

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