高校数学の「定義域の両端が動く関数の最大・最小(やさしめ)」に関する問題を解いてみる。(Yahoo!知恵袋より)

2021年9月29日二次関数実用数学技能検定(数学検定 数検),数検2級,数検準2級

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Yahoo!知恵袋の高校数学カテゴリに掲載されていた「定義域の両端が動く関数の最大・最小(やさしめ)」に関する問題を解いてみました。
問題

 a は定数とする。関数 y=x22x+1   (axa+1) について、次の問に答えよ。
(1) 最小値を求めよ。
(2) 最大値を求めよ。

解法

Lukia_74
Lukia
定義域が移動する場合も、定義域の「軸」と放物線の軸との位置関係を意識することが大切です。
以下、5つのグラフを載せますが、線の色分けをしています。
灰色の点線:放物線の軸
い実線:定義域の右端 f(a+1)  と表せる
の実線:定義域の中央(今回は、「軸」と表すことにします)
f(2a+12) と表せる
の実線:定義域の左端 f(a) 
以下、 y=f(x)  とする。

定義域の右端が軸よりも左にあるとき

定義域の右端が軸よりも左にある場合
定義域の右端が放物線の軸よりも左側にある場合、
すなわち、  a+1<1 
整理して  a<0  のとき
最小値: f(a+1)=a2 
最大値: f(a)=(a1)2 

放物線の軸が定義域の右端と定義域の「軸」の間にあるとき

放物線の軸が定義域の右端と定義域の「軸」の間にあるとき
 放物線の軸が定義域の右端と定義域の「軸」の間にある場合、
すなわち、  2a+12<1a+1 
整理して  0a<12  のとき
最小値: f(1)=0 
最大値: f(a)=(a1)2 

定義域の「軸」と放物線の軸が重なるとき

定義域の「軸」と放物線の軸が重なるとき
定義域の「軸」と放物線の軸が重なる場合、
すなわち、  2a+12=1 
整理して  a=12  のとき
最小値: f(1)=0 
最大値: f(12)=f(32)=14  

放物線の軸が定義域の左端と定義域の「軸」の間にあるとき

放物線の軸が定義域の左端と定義域の「軸」の間にあるとき
 放物線の軸が定義域の左端と定義域の「軸」の間にある場合、
すなわち、  a1<2a+12 
整理して  12<a1  のとき
最小値: f(1)=0 
最大値: f(a+1)=a2 

定義域の左端が軸よりも右にあるとき

定義域の左端が軸よりも右にあるとき
定義域の左端が放物線の軸よりも右側にある場合、
すなわち、  1<a のとき
最小値: f(a)=(a1)2 
最大値: f(a+1)=a2 

最小値

a2:a<00:0a1(a1)2:1<a

最大値

(a1)2:a<1214:a=12a2:12<a

こたえ

最小値
a2:a<00:0a1(a1)2:1<a
最大値
(a1)2:a<1214:a=12a2:12<a もう少し、複雑(?)な問題もあります。
よかったら、こちらもどうぞ。



 

プロフィール

Author Profile
Lukia_74

元・再受験生、元塾講師、元高校非常勤講師。広島育ち。
中・高国語の教員免許を取得するも、塾講師時代は英語や数学ばかり教えていた。
思うところあって大学再受験を決意。理転し、数学Ⅲ、化学、生物を独習する。国立大学へ合格するも、2018年3月に再受験生生活にピリオドを打つ。
モットーは「自分の予定はキャンセルできても、生徒の予定はキャンセルできない」と「主婦(夫)こそ理系たれ」。
広島のお好み焼きとグレープフルーツが大好き。どっちかというと左党。楽しみはひとりカラオケ。
高校で教鞭を取った経験から、現在は「現代文」と「小論文」の指導力アップを目指し、自己研鑽中。最近は趣味として高校数学を解く。

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Posted by Lukia_74