高校数学の「絶対値を含んだ式の値域を求める」問題を解いてみる。(Yahoo!知恵袋より)
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問題
\( \ y=-\vert x-2 \vert+3 \ \) \( \ \left( -1 \leq x \leq 3\right) \ \)の値域を求めよ。
まずは式を求めよう
ⅰ)\( \ 2 \leq x \ \)のとき
$$\begin{align}y=&-\left( x-2\right)+3 \\\\ =&-x+5 \end{align}$$ ⅱ)\( \ x \lt 2 \ \)のとき
$$\begin{align}y=&-\left( -x+2\right)+3 \\\\ =&x+1 \end{align}$$
$$\begin{align}y=&-\left( x-2\right)+3 \\\\ =&-x+5 \end{align}$$ ⅱ)\( \ x \lt 2 \ \)のとき
$$\begin{align}y=&-\left( -x+2\right)+3 \\\\ =&x+1 \end{align}$$
定義域を対応させて値域を求める
ⅰ),ⅱ)より
定義域\( \ \left( -1 \leq x \leq 3\right) \ \)は、
新たに
ⅰ)
定義域\( \ \left( 2 \leq x \leq 3\right) \ \)と
ⅱ)
定義域\( \ \left( -1 \leq x \lt 2\right) \ \)に分けられる。
ⅰ)
$$\begin{align}2 \leq &x \leq 3 \\\\ -3 \leq &-x \leq -2 \\\\ 5-3 \leq &-x+5 \leq 5-2\\\\ 2 \leq &-x+5 \leq 3 \end{align}$$
ⅱ)
$$\begin{align}-1 \leq &x \lt 2 \\\\ 1-1 \leq &x+1 \lt 2+1 \\\\ 0 \leq &x+1 \lt 3 \end{align}$$ 以上より、求める値域は
\( \ \left( 0 \leq y \leq 3\right) \ \)
定義域\( \ \left( -1 \leq x \leq 3\right) \ \)は、
新たに
ⅰ)
定義域\( \ \left( 2 \leq x \leq 3\right) \ \)と
ⅱ)
定義域\( \ \left( -1 \leq x \lt 2\right) \ \)に分けられる。
ⅰ)
$$\begin{align}2 \leq &x \leq 3 \\\\ -3 \leq &-x \leq -2 \\\\ 5-3 \leq &-x+5 \leq 5-2\\\\ 2 \leq &-x+5 \leq 3 \end{align}$$
ⅱ)
$$\begin{align}-1 \leq &x \lt 2 \\\\ 1-1 \leq &x+1 \lt 2+1 \\\\ 0 \leq &x+1 \lt 3 \end{align}$$ 以上より、求める値域は
\( \ \left( 0 \leq y \leq 3\right) \ \)
式変形だけで値域を求める
$$\begin{align}-1 \leq &x \leq 3 \\\\ -1-2 \leq &x-2 \leq 3-2 \\\\ -3 \leq &x-2 \leq 1\\\\ 0 \leq &\vert x-2 \vert \leq 3\\\\ -3 \leq &-\vert x-2 \vert \leq 0\\\\ 3-3 \leq &-\vert x-2 \vert+3 \leq 3\\\\ 0 \leq &y \leq 3 \end{align}$$
こたえ
$$0 \leq y \leq 3$$
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