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【数学I】例題3.2.5:軸が移動するときの最大・最小(One More)★★★

【数学I】例題3.2.5:軸が移動するときの最大・最小(One More)
【数学I】例題3.2.5:軸が移動するときの最大・最小の例題ページ
問題の解答

【数学I】問題3.2.5:軸が移動するときの最大・最小の解答
検索用コード(LaTeX)
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% 例題I3.2.5:軸が移動するときの最大・最小(One More)★★★
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関数$f(x)=x^2-2ax+3(0\leqq x\leqq 3)$について,$f(x)$の最小値を求めよ.

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% 例題I3.2.5の解答(One More)★★★
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\[
y=x^2-2ax+3=(x-a)^2-a^2+3
\]

$y=f(x)$のグラフは下に凸の放物線で,軸は直線$x=a$

(i) $a<0$のとき

グラフは右の図のようになり,軸は定義域より左側にある.

$x=0$のとき最小となり,最小値$f(0)=3$

(ii) $0\leqq a\leqq 3$のとき

グラフは右の図のようになり,軸は定義域内にある.

$x=a$のとき最小となり,最小値$f(a)=-a^2+3$

(iii) $3<a$のとき

グラフは右の図のようになり,軸は定義域より右側にある.

$x=3$のとき最小となり,最小値$f(3)=-6a+12$

よって,(i)〜(iii)より,

\[
\begin{cases}a<0\text{のとき,}&x=0\text{で最小値}3\\0\leqq a\leqq 3\text{のとき,}&x=a\text{で最小値}-a^2+3\\3<a\text{のとき,}&x=3\text{で最小値}-6a+12\end{cases}
\]

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% 問題I3.2.5:軸が移動するときの最大・最小(One More)★★★
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(1) 関数$f(x)=x^2-2ax+3(0\leqq x\leqq 3)$について,$f(x)$の最大値を求めよ.

(2) 関数$f(x)=x^2-2ax+5(1\leqq x\leqq 4)$について,$f(x)$の最小値を求めよ.

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% 問題I3.2.5の解答(One More)★★★
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(1)

$y=x^2-2ax+3=(x-a)^2-a^2+3$

$y=f(x)$のグラフは下に凸の放物線で,軸は直線$x=a$

(i) $a<\frac{3}{2}$のとき

グラフは右の図のようになる.

$x=3$のとき最大となり,最大値$f(3)=-6a+12$

(ii) $a=\frac{3}{2}$のとき

グラフは右の図のようになる.

$x=0,3$のとき最大となり,最大値$f(0)=f(3)=3$

(iii) $\frac{3}{2}<a$のとき

グラフは右の図のようになる.

$x=0$のとき最大となり,最大値$f(0)=3$

よって,(i)〜(iii)より,

\[
\begin{cases}a<\frac{3}{2}\text{のとき,}&x=3\text{で最大値}-6a+12\\a=\frac{3}{2}\text{のとき,}&x=0,3\text{で最大値}3\\\frac{3}{2}<a\text{のとき,}&x=0\text{で最大値}3\end{cases}
\]

(2)

$y=x^2-2ax+5=(x-a)^2-a^2+5$

$y=f(x)$のグラフは下に凸の放物線で,軸は直線$x=a$

(i) $a<1$のとき

グラフは右の図のようになり,軸は定義域より左側にある.

$x=1$のとき最小となり,最小値$f(1)=-2a+6$

(ii) $1\leqq a\leqq 4$のとき

グラフは右の図のようになり,軸は定義域内にある.

$x=a$のとき最小となり,最小値$f(a)=-a^2+5$

(iii) $4<a$のとき

グラフは右の図のようになり,軸は定義域より右側にある.

$x=4$のとき最小となり,最小値$f(4)=-8a+21$

よって,(i)〜(iii)より,

\[
\begin{cases}a<1\text{のとき,}&x=1\text{で最小値}-2a+6\\1\leqq a\leqq 4\text{のとき,}&x=a\text{で最小値}-a^2+5\\4<a\text{のとき,}&x=4\text{で最小値}-8a+21\end{cases}
\]

動的教材(例題3.2.5)

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