【質問】数学Ⅰ(2次関数):定義域が変わる場合の最小値の求め方

〔質問〕
2次関数 y=x2-6x+3(a≦x≦a+1)の最小値を求めよ。という問題について、
 
y=(x-3)2-6
グラフの頂点(3、-6)、下に凸なグラフ

ここまではわかるんですが、
ここから先どうすれば解けるかどうわかりません。よろしくお願いします
〔回答〕
定義域とグラフとの位置関係が変わるときは、「最小値をとるとき」というのが状況によって異なります。
以下の3つに場合分けして考えればOKです(下に凸とします)
(「軸」と「定義域」との位置関係で考える。最大値の時はまた異なる)
 
(ⅰ)軸が定義域よりも右側にあるパターン
→ 定義域の右端のところ(今回の場合は x=a+1 のとき)で最小値をとる
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(ⅱ)軸が定義域内にあるパターン
→ 頂点のところで(今回:x=3)で最小値をとる
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(ⅲ)軸が定義域よりも左側にあるパターン
→ 定義域の左端のところ(今回:x=a のとき)で最小値をとる
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(最大値を求める場合は、定義域のちょうど真ん中と、軸の位置で場合分けする)
 
この3通りに場合分けができます。
(3パターンの定義域を記入したグラフを書いてみましょう)
 
 
あとは、それぞれの条件に合うよう「aの範囲」、「最小値」を求めるだけです。
 
(ⅰ)軸が定義域よりも右側にあるパターン
a+1≦3 という状況になっているはずなので、まず a については a≦2
さらに、この状況では、定義域の右端(x=a+1)で最小値をとり、その値は f(a+1) によって計算してください
→「a≦2 のとき、x=a+1 で最小値〇〇をとる」
 
(ⅱ)軸が定義域内にあるパターン
a と a+1 の間に頂点(x=3)がある状態なので、まず a については 2<a<3
さらに、この状況では、頂点のところで最小値をとりますので、
→ 2<a<3 のとき、x=3 で最小値 -6 をとる」
 
(ⅲ)軸が定義域よりも左側にあるパターン
3<a という状況になっているはずなので、まず a については a>3
さらに、この状況では、定義域の左端(x=a)で最小値をとり、その値は f(a) によって計算してください
→「3<a のとき、x=a で最小値〇〇をとる」
 
といった要領です!

 

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