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2次関数の場合分けを考える

2次関数の場合分けは高校1年で学習するが,理解するのにはハードルが高い内容である.特に,場合分けは中学数学では出てこなかったため,どのようにイメージし検討するかで苦戦することが多い.ここでは,2次関数の最大・最小値の場合分けをどのように行うか説明する.

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この関数を平方完成すると頂点の座標は(a, 1)になる.このためaの値のとり方により,グラフが平行移動する.このグラフが平行移動するイメージを把握することが必要だ.

最大値

まず,aの値のとり方により最大値がどのように変化するか図示する.

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図からわかるように,区間の中心x=1で最大値の場所が変化している.ポイントは次のようになる.

頂点の位置が,
(1)区間の中心より左側
(2)区間の中心と頂点が一致
(3)区間の中心より右側

この3パターンについて場合分けを行い,最大値を示す.

最小値

最小値も,aの値が変わることで変化する.

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この図からわかるように,区間の外と内部で最小値の場所が変化している.ポイントは次のようになる.

頂点の位置が,
(1)区間外の左側
(2)区間の内部
(3)区間の右側

この3パターンについて場合分けを行い,最小値を示す.

以下に例題の解答とそのPDFを示す.参考にしていただきたい.

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なお,このグラフはGeogebraで作成した.aの値を変化させてグラフと最大・最小値がどのように変化するか実際に確認することができる.下記のURLをコピペしてアクセスしていただきたい.

【geogebra.org/m/zzzedcdq】

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