この問題は、高校数学の様々な問題を含んでいます。具体的には、放物線の平行移動、対称移動、最大値・最小値、および条件を満たす定数の決定に関する問題です。

代数学放物線平行移動対称移動最大値最小値二次関数
2025/7/1

1. 問題の内容

この問題は、高校数学の様々な問題を含んでいます。具体的には、放物線の平行移動、対称移動、最大値・最小値、および条件を満たす定数の決定に関する問題です。

2. 解き方の手順

以下、各問題について解き方の手順を説明します。
問題1:放物線 y=x2+4x+3y=x^2+4x+3 はどのように平行移動すると放物線 y=x28x10y=x^2-8x-10 に重なるか。
* 平方完成を行い、それぞれの放物線の頂点を求める。
y=x2+4x+3=(x+2)21y=x^2+4x+3 = (x+2)^2 - 1
よって、頂点は (2,1)(-2, -1).
y=x28x10=(x4)226y=x^2-8x-10 = (x-4)^2 - 26
よって、頂点は (4,26)(4, -26).
* 頂点の移動量を求める。
xx座標は 2-2 から 44 へ移動するので、xx軸方向に 4(2)=64 - (-2) = 6 だけ移動。
yy座標は 1-1 から 26-26 へ移動するので、yy軸方向に 26(1)=25-26 - (-1) = -25 だけ移動。
問題2:放物線 y=3x2+7x10y=3x^2+7x-10xx軸方向に2、yy軸方向に-3だけ平行移動して得られる放物線の方程式を求めよ。
* xx軸方向に2、yy軸方向に-3だけ平行移動するには、xxx2x-2 に、yyy+3y+3 に置き換える。
y+3=3(x2)2+7(x2)10y+3 = 3(x-2)^2 + 7(x-2) - 10
y=3(x24x+4)+7x14103y = 3(x^2 - 4x + 4) + 7x - 14 - 10 - 3
y=3x212x+12+7x27y = 3x^2 - 12x + 12 + 7x - 27
y=3x25x15y = 3x^2 - 5x - 15
問題3:放物線 y=x2+x+2y=x^2+x+2 を、次の直線または点に関して、それぞれ対称移動して得られる放物線の方程式を求めよ。
(1) xx軸 (2) yy軸 (3) 原点
(1) xx軸に関して対称移動する場合、yyy-y に置き換える。
y=x2+x+2-y = x^2 + x + 2
y=x2x2y = -x^2 - x - 2
(2) yy軸に関して対称移動する場合、xxx-x に置き換える。
y=(x)2+(x)+2y = (-x)^2 + (-x) + 2
y=x2x+2y = x^2 - x + 2
(3) 原点に関して対称移動する場合、xxx-x に、yyy-y に置き換える。
y=(x)2+(x)+2-y = (-x)^2 + (-x) + 2
y=x2x+2-y = x^2 - x + 2
y=x2+x2y = -x^2 + x - 2
問題4:次の関数に最大値、最小値があればそれを求めよ。
(1) y=x2+2x (2x3)y=x^2+2x \ (-2 \le x \le 3)
(2) y=x28x+2 (0x<5)y=-x^2-8x+2 \ (0 \le x < 5)
(1) y=x2+2x=(x+1)21y = x^2 + 2x = (x+1)^2 - 1
頂点は (1,1)(-1, -1).
定義域 2x3-2 \le x \le 3 において、
x=1x = -1 のとき、最小値 1-1
x=3x = 3 のとき、最大値 32+2(3)=9+6=153^2 + 2(3) = 9 + 6 = 15
(2) y=x28x+2=(x2+8x)+2=(x+4)2+16+2=(x+4)2+18y = -x^2 - 8x + 2 = -(x^2 + 8x) + 2 = -(x+4)^2 + 16 + 2 = -(x+4)^2 + 18
頂点は (4,18)(-4, 18).
定義域 0x<50 \le x < 5 において、
x=0x = 0 のとき、 y=2y = 2
x=5x = 5 のとき、 y=2540+2=63y = -25 - 40 + 2 = -63
x=0x = 0 に近いほど値は小さくなるので、最大値は x=0x=0

2. 最小値はなし。

問題5:放物線 y=x2+4x+c (3x2)y=x^2+4x+c \ (-3 \le x \le 2) の最大値が3であるように定数 cc の値を求めよ。またその最小値を求めよ。
y=x2+4x+c=(x+2)24+cy = x^2 + 4x + c = (x+2)^2 - 4 + c
頂点は (2,4+c)(-2, -4+c).
定義域 3x2-3 \le x \le 2 において、
x=2x = 2 のとき、 y=4+8+c=12+cy = 4 + 8 + c = 12 + c
x=2x = -2 のとき、 y=4+cy = -4 + c
x=3x = -3 のとき、 y=912+c=3+cy = 9 - 12 + c = -3 + c
最大値が3であることから、12+c=312+c=3よりc=9c=-9
最小値は4+c=49=13-4+c=-4-9=-13.

3. 最終的な答え

問題1:xx軸方向に6、yy軸方向に-25
問題2:y=3x25x15y = 3x^2 - 5x - 15
問題3:(1) y=x2x2y = -x^2 - x - 2、(2) y=x2x+2y = x^2 - x + 2、(3) y=x2+x2y = -x^2 + x - 2
問題4:(1) 最大値15 (x=3)、最小値-1 (x=-1)、(2) 最大値2 (x=0)、最小値なし
問題5:c=9c = -9、最小値 13-13

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