2次関数 $y = 3(x-a)^2 - 3$ の $-2 \le x \le 4$ における最小値を求める問題です。ただし、$a$ の値によって最小値をとる $x$ の値が変化するため、場合分けをして考える必要があります。

代数学二次関数最大・最小場合分け放物線
2025/8/6

1. 問題の内容

2次関数 y=3(xa)23y = 3(x-a)^2 - 32x4-2 \le x \le 4 における最小値を求める問題です。ただし、aa の値によって最小値をとる xx の値が変化するため、場合分けをして考える必要があります。

2. 解き方の手順

与えられた2次関数は y=3(xa)23y = 3(x-a)^2 - 3 です。これは、頂点の座標が (a,3)(a, -3) で、下に凸な放物線です。定義域は 2x4-2 \le x \le 4 です。
(1) a<2a < -2 のとき:
頂点の xx 座標 aa が定義域の左端である 2-2 より小さい場合、定義域内で関数は単調増加になります。したがって、x=2x = -2 で最小値をとります。
最小値は y=3(2a)23=3(a+2)23y = 3(-2 - a)^2 - 3 = 3(a + 2)^2 - 3 です。
(2) 2a4-2 \le a \le 4 のとき:
頂点の xx 座標 aa が定義域内にある場合、頂点で最小値をとります。したがって、x=ax = a で最小値をとります。
最小値は y=3(aa)23=3y = 3(a - a)^2 - 3 = -3 です。
(3) 4<a4 < a のとき:
頂点の xx 座標 aa が定義域の右端である 44 より大きい場合、定義域内で関数は単調減少になります。したがって、x=4x = 4 で最小値をとります。
最小値は y=3(4a)23=3(a4)23y = 3(4 - a)^2 - 3 = 3(a - 4)^2 - 3 です。

3. 最終的な答え

(1) a<2a < -2 のとき、 x=2x = -2 で最小値 3(a+2)233(a+2)^2-3
(2) 2a4-2 \le a \le 4 のとき、 x=ax = a で最小値 3-3
(3) 4<a4 < a のとき、 x=4x = 4 で最小値 3(a4)233(a-4)^2-3

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