【質問】数学Ⅰ(2次関数):定義域が変わる場合の最大値の求め方

〔質問〕
2次関数 y=x2+2x+3(a≦x≦a+1)について最大値を求めよと言う問題があります。途中式があまり理解できないので解説お願いします。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、「最大値をとるとき」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「定義域の真ん中」との位置関係で考える。最小値の時はまた異なる)
 
(ⅰ)軸が、”定義域の真ん中”よりも右側にあるパターン
→ 定義域の左端のところ(今回の場合は x=a のとき)で最大値をとる

 
(ⅱ)軸が定義域のちょうど真ん中にあるパターン
→ 定義域の両端のところで(今回:x=a, a+1)で最大値をとる

 
(ⅲ)軸が、”定義域の真ん中”よりも左側にあるパターン
→ 定義域の右端のところ(今回:x=a+1 のとき)で最大値をとる

 
 
あとは、それぞれの条件に合うよう「aの範囲」、「最大値」を求めるだけです。
 
(ⅰ)軸が、”定義域の真ん中”よりも右側にあるパターン
そもそも a がどういうときか、を考えると、「軸」が今回の場合は x=-1、「定義域の真ん中」が x=a+(1/2) ですから、「a+(1/2)<-1」であればこのパターンということになります。
この状況では、定義域の左端(x=a+1)で最大値をとり、その値は f(a) によって計算できます
→「a<● のとき、x=a で最大値〇〇をとる」
 
(ⅱ)軸が定義域のちょうど真ん中にあるパターン
「軸」=「定義域の真ん中」のときですから、「-1=a+(1/2)」であればこのパターンということになります。
この状況では、定義域の両端で最大値をとります。
→ 「a=● のとき、x=a, a+1(←具体的な数字が求まる)で最大値〇〇をとる」
 
(ⅲ)軸が、”定義域の真ん中”よりも左側にあるパターン
「軸が、”定義域の真ん中”よりも左側」なので、「-1<a+(1/2)」であればこのパターンということになります。
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) によって計算できます
→「a>● のとき、x=a+1 で最大値〇〇をとる」
 
といった要領です!

 

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