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【数学I】例題3.2.6:定義域が変化するときの最大・最小(One More)★★★

【数学I】例題3.2.6:定義域が変化するときの最大・最小(One More)
【数学I】例題3.2.6:定義域が変化するときの最大・最小の例題ページ
問題の解答

【数学I】問題3.2.6:定義域が変化するときの最大・最小の解答
検索用コード(LaTeX)
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% 例題I3.2.6:定義域が変化するときの最大・最小(One More)★★★
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関数$f(x)=x^2-2x+3(a\leqq x\leqq a+2)$について,$f(x)$の最大値を求めよ.

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% 例題I3.2.6の解答(One More)★★★
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\[
f(x)=x^2-2x+3=(x-1)^2+2
\]

$y=f(x)$のグラフは下に凸の放物線で,軸は直線$x=1$

(i) $a+1<1$,すなわち,$a<0$のとき

グラフは右の図のようになる.

$x=a$で最大となり,最大値$f(a)=a^2-2a+3$

(ii) $a+1=1$,すなわち,$a=0$のとき

グラフは右の図のようになる.

$x=0,2$で最大となり,最大値$f(0)=f(2)=3$

(iii) $1<a+1$,すなわち,$a>0$のとき

グラフは右の図のようになる.

$x=a+2$で最大となり,最大値$f(a+2)=a^2+2a+3$

よって,(i)〜(iii)より,

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

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% 問題I3.2.6:定義域が変化するときの最大・最小(One More)★★★
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(1) 関数$f(x)=x^2-2x+3(a\leqq x\leqq a+2)$について,$f(x)$の最小値を求めよ.

(2) 関数$f(x)=x^2-4x+5(a\leqq x\leqq a+2)$について,$f(x)$の最大値を求めよ.

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% 問題I3.2.6の解答(One More)★★★
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(1)

$f(x)=x^2-2x+3=(x-1)^2+2$

$y=f(x)$のグラフは下に凸の放物線で,軸は直線$x=1$

(i) $a+2<1$,すなわち,$a<-1$のとき

グラフは右の図のようになる.

$x=a+2$で最小となり,最小値$f(a+2)=a^2+2a+3$

(ii) $a\leqq 1\leqq a+2$,すなわち,$-1\leqq a\leqq 1$のとき

グラフは右の図のようになる.

$x=1$で最小となり,最小値$f(1)=2$

(iii) $1<a$のとき

グラフは右の図のようになる.

$x=a$で最小となり,最小値$f(a)=a^2-2a+3$

よって,(i)〜(iii)より,

\[
\begin{cases}a<-1\text{のとき,}&x=a+2\text{で最小値}a^2+2a+3\\
-1\leqq a\leqq 1\text{のとき,}&x=1\text{で最小値}2\\
1<a\text{のとき,}&x=a\text{で最小値}a^2-2a+3\end{cases}
\]

(2)

$f(x)=x^2-4x+5=(x-2)^2+1$

$y=f(x)$のグラフは下に凸の放物線で,軸は直線$x=2$

(i) $a+1<2$,すなわち,$a<1$のとき

グラフは右の図のようになる.

$x=a$で最大となり,最大値$f(a)=a^2-4a+5$

(ii) $a+1=2$,すなわち,$a=1$のとき

グラフは右の図のようになる.

$x=1,3$で最大となり,最大値$f(1)=f(3)=2$

(iii) $2<a+1$,すなわち,$a>1$のとき

グラフは右の図のようになる.

$x=a+2$で最大となり,最大値$f(a+2)=a^2+1$

よって,(i)〜(iii)より,

\[
\begin{cases}a<1\text{のとき,}&x=a\text{で最大値}a^2-4a+5\\a=1\text{のとき,}&x=1,3\text{で最大値}2\\a>1\text{のとき,}&x=a+2\text{で最大値}a^2+1\end{cases}
\]

動的教材(例題3.2.6)

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