与えられた2次関数 $y = 3x^2 - 4x + 1$ の、$0 < x \le 2$ の範囲における最大値と最小値を求める問題です。

代数学二次関数最大値最小値平方完成定義域
2025/7/6

1. 問題の内容

与えられた2次関数 y=3x24x+1y = 3x^2 - 4x + 1 の、0<x20 < x \le 2 の範囲における最大値と最小値を求める問題です。

2. 解き方の手順

まず、与えられた2次関数を平方完成します。
y=3x24x+1=3(x243x)+1y = 3x^2 - 4x + 1 = 3(x^2 - \frac{4}{3}x) + 1
y=3(x243x+(23)2(23)2)+1y = 3(x^2 - \frac{4}{3}x + (\frac{2}{3})^2 - (\frac{2}{3})^2) + 1
y=3((x23)249)+1y = 3((x - \frac{2}{3})^2 - \frac{4}{9}) + 1
y=3(x23)243+1y = 3(x - \frac{2}{3})^2 - \frac{4}{3} + 1
y=3(x23)213y = 3(x - \frac{2}{3})^2 - \frac{1}{3}
これにより、頂点の座標が (23,13)(\frac{2}{3}, -\frac{1}{3}) であることがわかります。
次に、定義域 0<x20 < x \le 2 における最大値と最小値を調べます。
* x=23x = \frac{2}{3} は定義域に含まれるので、最小値は y=13y = -\frac{1}{3} です。
* x=0x = 0 のとき、y=3(0)24(0)+1=1y = 3(0)^2 - 4(0) + 1 = 1 です。ただし、x>0x>0なので、x=0x=0は含みません。
* x=2x = 2 のとき、y=3(2)24(2)+1=128+1=5y = 3(2)^2 - 4(2) + 1 = 12 - 8 + 1 = 5 です。
* xx が0に近いとき、yyは1に近い値をとります。
頂点のxx座標から、x=2x=2の方がx=0x=0よりも離れているので、x=2x=2の時最大値を取ります。

3. 最終的な答え

最大値: 5
最小値: 13-\frac{1}{3}

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