関数 $y = x^2 - 2ax$ ($0 \le x \le 1$)の最小値を、$a$の値の範囲によって求める問題です。

代数学二次関数最大・最小場合分け平方完成
2025/6/3

1. 問題の内容

関数 y=x22axy = x^2 - 2ax0x10 \le x \le 1)の最小値を、aaの値の範囲によって求める問題です。

2. 解き方の手順

まず、与えられた2次関数を平方完成します。
y=x22ax=(xa)2a2y = x^2 - 2ax = (x - a)^2 - a^2
これは、軸が x=ax = a の下に凸な放物線です。定義域が 0x10 \le x \le 1 であることを考慮して、aaの値によって場合分けをして最小値を求めます。
(1) a<0a < 0 のとき
x=ax = a は定義域 0x10 \le x \le 1 の左側にあります。したがって、x=0x = 0 で最小値をとります。
y=022a(0)=0y = 0^2 - 2a(0) = 0
(2) 0a10 \le a \le 1 のとき
x=ax = a は定義域 0x10 \le x \le 1 の中にあります。したがって、x=ax = a で最小値をとります。
y=(aa)2a2=a2y = (a - a)^2 - a^2 = -a^2
(3) 1<a1 < a のとき
x=ax = a は定義域 0x10 \le x \le 1 の右側にあります。したがって、x=1x = 1 で最小値をとります。
y=122a(1)=12ay = 1^2 - 2a(1) = 1 - 2a
したがって、
a<0a < 0 のとき、最小値は 00
0a10 \le a \le 1 のとき、最小値は a2-a^2
1<a1 < a のとき、最小値は 12a1 - 2a

3. 最終的な答え

ア:0
イ:0
ウ:1
エオ:-2
カ:1

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