関数 $y = x^2 - 3|x| - x + 3$ のグラフを描画する問題です。

代数学二次関数絶対値グラフ場合分け平方完成
2025/4/15

1. 問題の内容

関数 y=x23xx+3y = x^2 - 3|x| - x + 3 のグラフを描画する問題です。

2. 解き方の手順

絶対値記号 x|x| を含むため、場合分けをして考えます。
(i) x0x \ge 0 のとき、 x=x|x| = x なので、関数は
y=x23xx+3=x24x+3y = x^2 - 3x - x + 3 = x^2 - 4x + 3
と表されます。これを平方完成すると、
y=(x2)21y = (x - 2)^2 - 1
この関数のグラフは、頂点が (2,1)(2, -1) で、下に凸な放物線です。ただし、 x0x \ge 0 の範囲のみを考えます。
(ii) x<0x < 0 のとき、 x=x|x| = -x なので、関数は
y=x23(x)x+3=x2+3xx+3=x2+2x+3y = x^2 - 3(-x) - x + 3 = x^2 + 3x - x + 3 = x^2 + 2x + 3
と表されます。これを平方完成すると、
y=(x+1)2+2y = (x + 1)^2 + 2
この関数のグラフは、頂点が (1,2)(-1, 2) で、下に凸な放物線です。ただし、 x<0x < 0 の範囲のみを考えます。
それぞれの範囲でグラフを描画し、それらを組み合わせることで、最終的なグラフが得られます。

3. 最終的な答え

グラフは、以下のようになります。
* x0x \ge 0 のとき、 y=(x2)21y = (x-2)^2 - 1x0x \ge 0 の部分。頂点は (2,1)(2, -1) で、x=0x = 0 のとき y=3y = 3 となる。
* x<0x < 0 のとき、 y=(x+1)2+2y = (x+1)^2 + 2x<0x < 0 の部分。頂点は (1,2)(-1, 2) で、x=0x = 0 に近づくにつれて y=3y = 3 に近づく。
注:グラフを描画する際には、これらの情報を元に正確なグラフを描いてください。数値軸に点を取り、放物線の形状を考慮すると良いでしょう。ここではグラフの具体的な描画は省略します。

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