を実数とする。関数
について、次の問いに答えよ。
(1) 最大値を求めよ。
(2) 最小値を求めよ。
二次関数の鬼門の1つで、大別して式に文字が含まれるパターンと定義域に文字が含まれるパターンの2種類ある。本問題は前者である。どちらの問題をとっても、範囲もしくは式の位置が確定せず、どちらかが動くイメージを持つこととなるが、相対的にやってることは同じであるため、どちらかを習得すればもう片方の習得も容易となりやすい。どちらの問題も"境目"を意識することが大事。境目の具体的な説明は解法メタで。
例にもれず平方完成からのグラフ化となる。頭の中でも紙面上でもよいが、範囲を固定化し、左から右に向かってグラフを動かしてみて欲しい。(1)であれば範囲の左端に最大値がある状態から、右の端に移る瞬間がある。この瞬間が場合分けの"境目"であり、aの範囲を記述するときにキーとなる数字となる。この"境目"では、最大値・最小値をとる場所が切り替わる。境目の数字が見つかったら、その前後でグラフのどこが最大・最小になっているかを確認すると、場合分けを整理しやすい。
平方完成して、頂点と軸を確認する。
軸 を動かし、定義域の両端のどちらが高くなるかを見る。 定義域は固定したまま、軸(頂点)はその外側まで動くこともあると考える。
両端と軸との距離を比較する。境目は 。
各範囲で最大値をとる端点を確認する。
平方完成した形は(1)と同じ。今度は頂点が定義域に入るかを見る。
軸 が定義域の左・内部・右のどこにあるかを見る。
を定義域の端 と比較する。
各範囲で最小値をとる点を確認する。