問題は以下の2つです。 * 問題14: 2次関数 $y = x^2 - mx + m$ (mは実数の定数)の最小値を $k$ とする。このとき、$k$ の最大値を求めよ。 * 問題6: 関数 $f(x) = x^2 - 5x + 3$ ($0 \le x \le a$) の最大値を $M$、最小値を $m$ とする。(1) $0 < a < \frac{5}{2}$ のとき、$M$ と $m$ の値を求めよ。(2) $\frac{5}{2} \le a \le 5$ のとき、$M$ と $m$ の値を求めよ。

代数学二次関数最大値最小値平方完成
2025/4/20
はい、承知いたしました。OCRの結果から問題文を解釈し、解答を作成します。

1. 問題の内容

問題は以下の2つです。
* 問題14: 2次関数 y=x2mx+my = x^2 - mx + m (mは実数の定数)の最小値を kk とする。このとき、kk の最大値を求めよ。
* 問題6: 関数 f(x)=x25x+3f(x) = x^2 - 5x + 3 (0xa0 \le x \le a) の最大値を MM、最小値を mm とする。(1) 0<a<520 < a < \frac{5}{2} のとき、MMmm の値を求めよ。(2) 52a5\frac{5}{2} \le a \le 5 のとき、MMmm の値を求めよ。

2. 解き方の手順

問題14:

1. $y = x^2 - mx + m$ を平方完成する。

y=(xm2)2m24+my = (x - \frac{m}{2})^2 - \frac{m^2}{4} + m

2. 最小値 $k$ は $k = -\frac{m^2}{4} + m$ となる。

3. $k$ を $m$ の関数と見て、最大値を求めるために平方完成する。

k=14(m24m)=14(m24m+44)=14(m2)2+1k = -\frac{1}{4}(m^2 - 4m) = -\frac{1}{4}(m^2 - 4m + 4 - 4) = -\frac{1}{4}(m - 2)^2 + 1

4. $k$ は $m = 2$ のとき最大値 $1$ をとる。

問題6:
関数 f(x)=x25x+3f(x) = x^2 - 5x + 3 について、定義域 0xa0 \le x \le a における最大値 MM と最小値 mm を考える。
f(x)f(x) を平方完成すると f(x)=(x52)2134f(x) = (x - \frac{5}{2})^2 - \frac{13}{4} となる。軸は x=52x = \frac{5}{2} である。
(1) 0<a<520 < a < \frac{5}{2} のとき
* 最小値 mm: 軸が定義域に含まれないため、 x=ax=a のとき最小となる。
m=f(a)=a25a+3m = f(a) = a^2 - 5a + 3
* 最大値 MM: f(0)=3f(0)=3であり、x=0x=0のとき最大となる。M=f(0)=3M = f(0) = 3
(2) 52a5\frac{5}{2} \le a \le 5 のとき
* 最小値 mm: 軸 x=52x = \frac{5}{2} が定義域に含まれるので、x=52x = \frac{5}{2} のとき最小となる。
m=f(52)=(52)25(52)+3=254252+3=2550+124=134m = f(\frac{5}{2}) = (\frac{5}{2})^2 - 5(\frac{5}{2}) + 3 = \frac{25}{4} - \frac{25}{2} + 3 = \frac{25 - 50 + 12}{4} = -\frac{13}{4}
* 最大値 MM: a=5a=5のとき、f(5)=5255+3=3f(5)=5^2-5\cdot5+3 = 3となり、M=3M=3

3. 最終的な答え

問題14:
m=2m = 2 のとき最大値 11
問題6:
(1) 0<a<520 < a < \frac{5}{2} のとき、M=3M = 3, m=a25a+3m = a^2 - 5a + 3
(2) 52a5\frac{5}{2} \le a \le 5 のとき、M=3M = 3, m=134m = -\frac{13}{4}

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