関数 $y = -3(x-a)^2 + 3$ の $-2 \le x \le 4$ における最大値を求める問題です。ただし、$a$ の値によって最大値を取る $x$ の値が変わるので、$a$ の範囲を場合分けして考える必要があります。

代数学二次関数最大値場合分け定義域
2025/3/23

1. 問題の内容

関数 y=3(xa)2+3y = -3(x-a)^2 + 32x4-2 \le x \le 4 における最大値を求める問題です。ただし、aa の値によって最大値を取る xx の値が変わるので、aa の範囲を場合分けして考える必要があります。

2. 解き方の手順

関数 y=3(xa)2+3y = -3(x-a)^2 + 3 は上に凸な二次関数であり、頂点の xx 座標は x=ax=a です。 2x4-2 \le x \le 4 の範囲において、最大値は以下の3つの場合に分けられます。
(1) a<2a < -2 のとき:
この場合、定義域 2x4-2 \le x \le 4 において、関数は単調減少です。したがって、x=2x=-2 で最大値を取ります。最大値は y=3(2a)2+3y = -3(-2-a)^2 + 3 です。
(2) 2a4-2 \le a \le 4 のとき:
この場合、頂点 x=ax=a が定義域に含まれるので、x=ax=a で最大値を取ります。最大値は y=3(aa)2+3=3y = -3(a-a)^2 + 3 = 3 です。
(3) 4<a4 < a のとき:
この場合、定義域 2x4-2 \le x \le 4 において、関数は単調増加です。したがって、x=4x=4 で最大値を取ります。最大値は y=3(4a)2+3y = -3(4-a)^2 + 3 です。

3. 最終的な答え

(1) a<2a < -2 のとき、x=2x = -2 で最大値 3(2a)2+3-3(-2-a)^2 + 3
(2) 2a4-2 \le a \le 4 のとき、x=ax = a で最大値 33
(3) 4<a4 < a のとき、x=4x = 4 で最大値 3(4a)2+3-3(4-a)^2 + 3

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