質問<3259>
「「2次関数」」
日付
質問者 おばさま
\(\frac{2006}{6}\)/21


初めて質問させていただきます。宜しく御願い致します。
Q1:2点(3,1)(6,4)を通りx軸に接している。
Q2:y=(\(x^{2}\)+2x+2)(\(x^{2}\)+2x+3)+3\(x^{2}\)+6x+5の最小値とxの値
です。

★完全解答希望★

お便り
日付 2006/6/22
回答者 zelda


Q1は問題の意味がよくわからないので、Q2のみ解きました。

(解答)
t=(\(x^{2}\))+(2x)+2 とおく。
=(x+1\()^{2}\)+1
≧1
(等号成立はx=-1)

y=t(t+1)+3t-1
=(t+2\()^{2}\)-5
≧4
(等号はt=1 すなわち x=-1)
ゆえに、x=-1のとき、最小値4

お便り
日付 2006/6/22
回答者 亀田馬志


では僕はQ1の方を。

>x軸に接している

一般に、二次関数

y=a*\(x^{2}\)+b*x+c・・・・・・①

が「x軸に接している」とは二次方程式

a*\(x^{2}\)+b*x+c=0

が「ただ一つの解を持つ」と言うのと同値です。
もしくは「xが重解を持つ」と言うのと同じです。

「xが重解を持つ」のは判別式Dが

D=\(b^{2}\)-4*a*c=0

になればイイわけです。最終的にこのカタチに持ち込むのがこの問題を解くポイントです。

>2点(3,1)(6,4)を通り

この条件を①にぶち込みます。

9*a+3*b+c=1・・・・・・②
36*a+6*b+c=4・・・・・・③

この②、③は2元連立方程式なんですが、未知数がa、b、c、と3つ、式は2つなんでこのままでは解けない感じです。
が、ここでは構わず、「掃き出し法」(Gaussian Elimination)と言った方法で解いてみたいと思います
上記②、③を係数行列表記すると、




| 9 3 1 1 |
| 36 6 1 4 |

第1行を9で割り、第2行を36で割ります。




| 1 \(\frac{1}{3}\) \(\frac{1}{9}\) \(\frac{1}{9}\) |
| 1 \(\frac{1}{6}\) \(\frac{1}{36}\) \(\frac{1}{9}\) |

第2行から第1行を引きます




| 1 \(\frac{1}{3}\) \(\frac{1}{9}\) \(\frac{1}{9}\) |
| 0 -\(\frac{1}{6}\) -\(\frac{1}{12}\) 0 |


第2行に2をかけます。




| 1 \(\frac{1}{3}\) \(\frac{1}{9}\) \(\frac{1}{9}\) |
| 0 -\(\frac{1}{3}\) -\(\frac{1}{6}\) 0 |

第2行を第1行に足します。




| 1 0 -\(\frac{1}{18}\) \(\frac{1}{9}\) |
| 0 -\(\frac{1}{3}\) -\(\frac{1}{6}\) 0 |

上の計算により、

a-\(\frac{c}{18}\)= \(\frac{1}{9}\)
-\(\frac{b}{3}\)-\(\frac{c}{6}\)=0

∴a=(c+2)/18
b=-\(\frac{c}{2}\)

となります。
つまり、a、b、はcをパラメータとした変数として考えられるのですね。
そして、ここで求めたa、b、c、の関係式が、

x軸に接している⇔ 判別式D=0

を満たせばイイわけです。

\(b^{2}\)-4*a*c=(-\(\frac{c}{2}\)\()^{2}\)-4*(c+2)/18*c=0

これを解くと、

c=0または16

となります。
つまり解となる二次関数は二つ存在し、

y=\(\frac{1}{9}\)*\(x^{2}\)
y=\(x^{2}\)-8*x+16

となります。
以上です。