関数 $y = 2(x-a)^2 + 2$ の $-3 \le x \le 0$ における最小値を求める問題です。最小値を与える $x$ の値と最小値を、$a$ の範囲に応じて記述します。

代数学二次関数最小値最大値定義域場合分け
2025/3/23

1. 問題の内容

関数 y=2(xa)2+2y = 2(x-a)^2 + 23x0-3 \le x \le 0 における最小値を求める問題です。最小値を与える xx の値と最小値を、aa の範囲に応じて記述します。

2. 解き方の手順

与えられた関数は y=2(xa)2+2y = 2(x-a)^2 + 2 です。これは下に凸の2次関数で、軸は x=ax=a です。定義域は 3x0-3 \le x \le 0 です。軸 x=ax=a の位置によって最小値を与える xx の値が変わります。
(1) a<3a < -3 のとき:
定義域 3x0-3 \le x \le 0 において、関数は単調増加です。したがって、x=3x = -3 で最小値をとります。最小値は y=2(3a)2+2=2(a+3)2+2y = 2(-3-a)^2 + 2 = 2(a+3)^2 + 2 です。
(2) 3a0-3 \le a \le 0 のとき:
定義域 3x0-3 \le x \le 0 に軸 x=ax=a が含まれるため、x=ax = a で最小値をとります。最小値は y=2(aa)2+2=2y = 2(a-a)^2 + 2 = 2 です。
(3) 0<a0 < a のとき:
定義域 3x0-3 \le x \le 0 において、関数は単調減少です。したがって、x=0x = 0 で最小値をとります。最小値は y=2(0a)2+2=2a2+2y = 2(0-a)^2 + 2 = 2a^2 + 2 です。

3. 最終的な答え

(1) a<3a < -3 のとき、x=3x = -3 で最小値 2(a+3)2+22(a+3)^2 + 2
(2) 3a0-3 \le a \le 0 のとき、x=ax = a で最小値 22
(3) 0<a0 < a のとき、x=0x = 0 で最小値 2a2+22a^2 + 2

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