二次関数の最大値,最小値の2通りの求め方
二次関数 の最大値・最小値は,以下の2通りの方法で求めることができる:
- 平方完成→グラフを描く→最大値,最小値を求める
- 微分する→最大値,最小値を求める
基本的な問題
基本的な問題
二次関数 の における最大値,最小値を求めよ。
よって,この二次関数の 頂点は であり,二次の係数が正なので下に凸である。
したがって,グラフは図のようになる。
よって,
最大値は ( のとき)
最小値は ( のとき)
を微分すると,
したがって, がこの二次関数の軸となることが分かる。
また,グラフは に関して対称なので,区間の端の中で, からより遠い で最大値を取ることが分かる。
よって,
最大値は ( のとき)
最小値は ( のとき)
2つの方法について
2つの方法について
二次関数の最大値,最小値を求める問題では,
- 頂点の座標
- (軸から遠い側の)区間の端における二次関数の値
が分かればOKです。
上の例題で見たように,頂点の座標は平方完成でも微分でも計算できます。計算量はほとんど同じなので,どちらの解き方でも構いません。個人的には平方完成の方法で答案を書いて,微分の方法で検算もするとしていました。
定義域が閉区間でない場合
定義域が閉区間でない場合
二次関数 の における最大値,最小値を求めよ。
よって,この二次関数の頂点は であり,二次の係数が負なので上に凸である。
したがって,グラフは図のようになる。
よって,
最大値は ( のとき)
最小値は存在しない
を微分すると,
したがって, がこの二次関数の軸となることが分かる。
また,グラフは に関して対称である。そして,区間の「端」の中で, からより遠い側の端点は定義域に含まれない。
よって,
最大値は ( のとき)
最小値は存在しない
→高校数学の問題集 ~最短で得点力を上げるために~のT31で,この記事の復習ができます。
軸の 座標 を丸暗記する人も多いですが,微分すればすぐに導出できるので暗記しなくてもよいです。