二次関数y=x2乗+ax+bにおいて、
xの任意の値に対するyの最小値は4である。
このとき、-\(\frac{1}{2}\)≦x≦\(\frac{1}{2}\)の範囲でyの最小値が6
になるためのaの値を求めよ。
わかりません。教えてください
二次関数y=x2乗+ax+bにおいて、
xの任意の値に対するyの最小値は4である。
このとき、-\(\frac{1}{2}\)≦x≦\(\frac{1}{2}\)の範囲でyの最小値が6
になるためのaの値を求めよ。
わかりません。教えてください
おさわがせしました、BossFこと 二木 史人 ともうします。
前半の
「二次関数y=x2乗+ax+bにおいて、
xの任意の値に対するyの最小値は4である。」
は、graphの頂点のy座標が4であることを示しますから
y=(x-\(\frac{a}{2}\)\()^{2}\)+4 とできます
後半の
「-\(\frac{1}{2}\)≦x≦\(\frac{1}{2}\)の範囲でyの最小値が6になる」
は
軸≦-\(\frac{1}{2}\) → f(-\(\frac{1}{2}\))=6
\(\frac{1}{2}\)≦軸 \(\vec{f}\)(\(\frac{1}{2}\))=6 を示しますから
i) 軸;x=-\(\frac{a}{2}\)≦-\(\frac{1}{2}\) すなわち a≧1 のとき
f(-\(\frac{1}{2}\))=(-\(\frac{1}{2}\)-\(\frac{a}{2}\)\()^{2}\)+4=(a+1\()^{2}\)/4+4=6
∴a=-1+2\(\sqrt{\quad}\)2 (-1-2\(\sqrt{\quad}\)2は不適)
ii) 軸;x=-\(\frac{a}{2}\)≧\(\frac{1}{2}\) すなわち a≦-1 のとき
f(\(\frac{1}{2}\))=(\(\frac{1}{2}\)-\(\frac{a}{2}\)\()^{2}\)+4=(a-1\()^{2}\)/4+4=6
∴a=1-2\(\sqrt{\quad}\)2 (1-2\(\sqrt{\quad}\)2は不適)
よって a=\(\pm\)(1-2\(\sqrt{\quad}\)2) …答
y = (x + \(\frac{a}{2}\)\()^{2}\) + b - \(a^{2}\)/4
だから
x = -\(\frac{a}{2}\) の時最小値 b - \(a^{2}\)/4 = 4.
つまり b = \(a^{2}\)/4 + 4 … (ア)
グラフを考えて,
i) -\(\frac{a}{2}\) < -\(\frac{1}{2}\) (即ち a > 1) の時
x = -\(\frac{1}{2}\) の時最小で, このとき y = \(\frac{1}{4}\) - \(\frac{a}{2}\) + b = 6.
(ア) を代入して整理すると \(a^{2}\) - 2a - 7 = 0.
a = 1 \(\pm\) 2\(\sqrt{\quad}\)2 だが, a > 1 より a = 1 + 2\(\sqrt{\quad}\)2.
ii) -\(\frac{a}{2}\) > \(\frac{1}{2}\) (即ち a < -1) の時
x = \(\frac{1}{2}\) の時最小で, このとき y = \(\frac{1}{4}\) + \(\frac{a}{2}\) + b = 6.
(ア) を代入して整理すると \(a^{2}\) + 2a - 7 = 0.
a = -1 \(\pm\) 2\(\sqrt{\quad}\)2 だが, a < -1 より a = -1 - 2\(\sqrt{\quad}\)2.
以上より a = \(\pm\)(1 + 2\(\sqrt{\quad}\)2).
グラフにするとより理解しやすいのでしょうけど・・
直線y=4に頂点が接している下に凸の放物線が、
左右に移動するというイメージです。
頂点のy座標は常に4なので、
あとは、頂点のx座標が動いた時に、
-\(\frac{1}{2}\)≦x≦\(\frac{1}{2}\)のとき最小値がどうなるかを考えればいいと思います。
回答
y=f(x)とおくと
y={x+(\(\frac{1}{2}\))a}^2-(\(\frac{1}{4}\))\(a^{2}\)+b
最小値は4だから -(\(\frac{1}{4}\))\(a^{2}\)+b=4 より
b=(\(\frac{1}{4}\))\(a^{2}\)+4・・・①
-(\(\frac{1}{2}\))a≦\(\frac{1}{2}\) すなわち a≧1 のとき
頂点のx座標はx=-\(\frac{1}{2}\)より左側にあるから
y=f(x)は-\(\frac{1}{2}\)≦x≦\(\frac{1}{2}\)においては、x=-\(\frac{1}{2}\)のとき最小となる。
その最小値が6だから
f(-\(\frac{1}{2}\))=-(\(\frac{1}{2}\))a+b+(\(\frac{1}{4}\))=6・・・②
①と②から
\(a^{2}\)-2a-7=0 より a=1\(\pm\)2\(\sqrt{\quad}\)2
a≧1より a=1+2\(\sqrt{\quad}\)2
-\(\frac{1}{2}\)<-(\(\frac{1}{2}\))a<\(\frac{1}{2}\) すなわち -1<a<1 のとき
この場合は条件より最小値は4であり6にはならない。
-(\(\frac{1}{2}\))a≧\(\frac{1}{2}\) すなわち a≦-1 のとき
頂点のx座標はx=\(\frac{1}{2}\)より右側にあるから
y=f(x)は-\(\frac{1}{2}\)≦x≦\(\frac{1}{2}\)においては、x=\(\frac{1}{2}\)のとき最小となる。
f(\(\frac{1}{2}\))=(\(\frac{1}{2}\))a+b+(\(\frac{1}{4}\))=6・・・③
①と③から
\(a^{2}\)+2a-7=0 より a=-1\(\pm\)2\(\sqrt{\quad}\)2
a≦-1より a=-1-2\(\sqrt{\quad}\)2
以上より a=\(\pm\)(1+2\(\sqrt{\quad}\)2)