この教材は高校数学の基本問題中のセンター試験.2次方程式.2次関数(2013~)という項目のバックアップ・コピーです.
• 平行完成の変形1 • 平行完成の変形2 • 平行完成の変形3 • 2次関数の平行移動 • 放物線の移動 • 3点の座標→2次関数の形 • 2次関数の最大値・最小値(区間が指定されていないとき) • 2次関数の最大値・最小値(区間が固定されているとき1) • 2次関数の最大値・最小値(区間が固定されているとき2) • 2次関数の最大値・最小値(区間が変わるとき) • 2次関数の最大値・最小値(条件付など) • 2次関数のグラフと係数の符号 • 2次関数のセンター試験問題(2013~) • 2次関数の入試問題 |
== センター試験.2次方程式.2次関数(2013~) ==
【2013年度センター試験.数学Ⅰ・数学A】第2問 座標平面上にある点Pは,点A(−8, 8)から出発して,直線y=−x上をx座標が1秒あたり2増加するように一定の速さで動く。また,同じ座標平面上にある点Qは,点PがAを出発すると同時に原点Oから出発して,直線y=10x上をx座標が1秒あたり1増加するように一定の速さで動く。出発してからt秒後の2点P, Qを考える。点PがOに達するのはt=アのときである。以下,0<t<アで考える。 (1) 点Pとx座標が等しいx軸上の点をP', 点Qとx座標が等しいx軸上の点をQ'とおく。△OPP'と△OQQ' の面積の和Sをtで表せば
S=イt2−ウエt+オカ
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点Pのx座標は,x=−8から出発して,x座標が1秒あたり2増加するように一定の速さで動くから
x=−8+2t 原点に到達するのは −8+2t=0 t=4→ア (1) △OPP'=OP'×PP'/2=(8−2t)2/2=2t2−16t+32 △OQQ'=OQ'×QQ'/2=t×10t/2=5t2 S=7t2−16t+32→イ,ウエ,オカ
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ここまでは,高校入試レベルの問題です.ほぼ全員が正解になり,この問題で差は付きません.早合点,計算ミスを防いで確実に取れるようにしましょう. のとき,最小値をとる→キク,ケコサシ
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教科書レベルの問題です.ほぼ全員が正解になり,この問題で差は付きません.早合点,計算ミスを防いで確実に取れるようにしましょう. |
次に,aを0<a<ア−1を満たす定数とする。以下,a≦t≦a+1におけるSの最小・最大について考える。
(ii) Sがt=aで最大となるようなaの値の範囲は
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0<a<3のとき,(0<)a≦t≦a+1(<4)において
(i) が,のとき,最小値となるのは かつのとき すなわち のとき→スセソタ (ii) t=aで最大となるのは,右図において,軸が区間a≦t≦a+1の右半分(境界を含む)にあるとき →チツテ
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定義域の区間が変数になっている問題は,教科書傍用問題集などで幾つか練習しておき,確実に得点できるようにしましょう. |
(2) 3点O, P,Qを通る2次関数のグラフが関数y=2x2
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(2)
y=2x2のグラフを平行移動したものは y=2x2+Ax+B・・・(#1)とおける(A, Bは定数) 3点O(0, 0), P(−8+2t, 8−2t),Q(t, 10t)が(#1)上にあるには,次の3つの条件を満たさなければならない 0=B・・・(#2) 8−2t=2(−8+2t)2+A(−8+2t)+B・・・(#3) 10t=2t2+At+B・・・(#4) (#2)を(#3)(#4)に代入する 8−2t=2(−8+2t)2+A(−8+2t)・・・(#5) 10t=2t2+At・・・(#6) (#6)からt=0(t>0だから,この可能性はない)またはA=10−2t・・・(#7) (#7)を(#5)に代入する 8−2t=2(−8+2t)2+(10−2t)(−8+2t) 4−t=(−8+2t)2+(10−2t)(−4+t) 4−t=4t2−32t+64−40+18t−2t2 2t2−13t+20=0 (2t−5)(t−4)=0 (0<)a≦t≦a+1(<4)だから→トナ は,y=2x2のグラフを,x軸方向に,y軸方向にだけ平行移動したものになる→ニヌ,ネ,ノハヒ,フ
♪~勝手に批評~♪,♣~筆者の感想~♥
尋ね方が良く出会う問題の形をしていないが,2点を通るように2次関数の係数を定める問題だと分かれば,後は計算するだけ.展開形で求めてもよいし,頂点に対応した標準形で求めてもよい. |
【2014年度センター試験.数学Ⅰ・数学A】第2問
aを定数とし,xの2次関数
y=x2+2ax+3a2−6a−36・・・①
のグラフをGとする。Gの頂点の座標は
(アa, イa2−ウa−エオ)
である。Gとy軸との交点の座標をpとする。
(1) p=−27のとき,aの値はa=カ,キクである。a=カのときの①のグラフをx軸方向にケ,y軸方向にコだけ平行移動すると,a=キクのときの①のグラフに一致する。
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y=x2+2ax+3a2−6a−36教科書レベルの基本問題です.ほとんどの受験生が正解になるので,この問題で差は出ない.確実に得点しておきたい. =(x+a)2−a2+3a2−6a−36 =(x+a)2+2a2−6a−36 頂点の座標は(−a, 2a2−6a−36)→ア,イ,ウ,エオ (1) Gとy軸との交点の座標がpだから,①にx=0を代入すると 3a2−6a−36=−27 3a2−6a−9=0 a2−2a−3=0 (a+1)(a−3)=0 a=3, −1→カ,キク a=3のときの①のグラフの頂点の座標は (−3, −36) a=−1のときの①のグラフの頂点の座標は (1, −28) したがって,x軸方向に4,y軸方向に8だけ平行移動→ケ,コ |
(2) 下のス,セ,ノ,ハには,次の⓪~③のうちから当てはまるものを一つずつ選べ。ただし,同じものを繰り返し選んでもよい。
⓪ > ① < ② ≧ ③ ≦
Gがx軸と共有点を持つようなaの値の範囲を表す不等式は
サシ スaセ ソ・・・②
である。aが②の範囲にあるとき,pは,a=タで最小値チツテをとり,a=トで最大値ナニをとる。Gがx軸と共有点を持ち,さらにそのすべての共有点のx座標が−1より大きくなるようなaの値の範囲を表す不等式は
である。 |
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(2)
頂点のy座標は,イウエオの結果から 2a2−6a−36 下に凸の放物線がx軸と共有点を持つには,頂点のy座標が0以下になればよいから
大学入試の受験生は,数学Ⅱも習っているのが普通で,その場合は,①式=0とした2次方程式の判別式を用いて考えることが多い
2a2−6a−36≦0D'=a2−(3a2−6a−36)≧0 a2−3a−18≦0 (a+3)(a−6)≦0 −3≦a≦6 →サシ,ス,セ,ソ p=3a2−6a−36 =3(a2−2a)−36 =3(a−1)2−39(−3≦a≦6) a=1のとき最小値−39をとる→タ,チツテ a=6のとき最大値36をとる→ト,ナニ f(x)=x2+2ax+3a2−6a−36 のグラフが 「x軸と共有点を持ち」(#1) 「そのすべての共有点のx座標が−1より大きくなる」(#2)には (#1)より,サシスセソの結果を用いる(③の形はだめ)と −3≦a≦6・・・(#3) (#2)より,f(−1)>0(②の形はだめ) f(−1)=1−2a+3a2−6a−36>0 3a2−8a−35>0 (3a+7)(a−5)>0 ・・・(#4) かつ軸のx座標>−1(④の形はだめ) −1<−a a<1・・・(#5) (#3)(#4)(#5)より →ヌネ,ノ,ハ,ヒフ,ヘ
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解の配置問題(定数と解の大小比較問題)は,教科書傍用問題集などで一度は練習しておくべきものです. |
【2015年度センター試験.数学Ⅰ・数学A】第1問
2次関数
y=−x2+2x+2・・・①
のグラフの頂点の座標は(ア,イ)である。また
y=f(x)
はxの2次関数で,そのグラフは,①のグラフをx軸方向にp,y軸方向にqだけ平行移動したものであるとする。(1) 下のウ,オには,次の⓪~④のうちから当てはまるものを一つずつ選べ。ただし,同じものを繰り返し選んでもよい。
⓪ > ① < ② ≧ ③ ≦ ④ ≠
2≦x≦4におけるf(x)の最大値がf(2)になるようなpの値の範囲は
pウ エ
であり,最小値がf(2)になるようなpの値の範囲は
pオ カ
である。
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y=−(x2−2x)+2=−{(x−1)2−1}+2
=−(x−1)2+3 頂点の座標は(1, 3)→ア,イ (1) y=−{x−(p+1)}2+(q+3) (2≦x≦4) の最大値がf(2)となるのは,右図のように,放物線の軸x=p+1が,x=2よりも左にあるとき(等しくてもよい) p+1≦2 p≦1→ウ,エ 最小値がf(2)となるのは,右図のように,放物線の軸x=p+1が,区間2≦x≦4の中央x=3よりも右にあるとき(等しくてもよい) p+1≧3 p≧2→オ,カ |
(2) 2次不等式f(x)>0の解が−2<x<3になるのは
のときである。 |
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(2)
【2次不等式の解から2次不等式を作るには】
2次不等式の解が−2<x<3になるのはa<x<b ⇔ x2−(a+b)x+ab<0 x2−x−6<0・・・(#1) 次の2次不等式が(#1)に一致するには −{x−(p+1)}2+(q+3) =−x2+2(p+1)x−(p2+2p+1−q−3) =−{x2−2(p+1)x+(p2+2p+1−q−3)}>0 x2−2(p+1)x+(p2+2p+1−q−3)<0 2(p+1)=1 p2+2p+1−q−3=−6 これを解くと →キク,ケ,コサ,シ |
【2016年度センター試験.数学Ⅰ・数学A】第1問(必答問題)
〔1〕 aを実数とする。xの関数
f(x)=(1+2a)(1−x)+(2−a)x
を考える。
f(x)=(−アa+イ)x+2a+1
である。(1) 0≦x≦1におけるf(x)の最小値は,
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f(x)=(1+2a)(1−x)+(2−a)x
=(1+2a)−(1+2a)x+(2−a)x =(−3a+1)x+(2a+1)→ア,イ (1) xの係数−3a+1の正負に応じて増加関数,減少関数に分かれる ア) −3a+1≧0のとき,増加(非減少)関数になるから,x=0のとき最小値をとる のとき,最小値2a+1→ウエ イ) −3a+1<0のとき,減少関数になるから,x=1のとき最小値をとる のとき,最小値−a+2→オカ |
(2) 0≦x≦1において,常にとなるaの値の範囲は,
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【2017年度センター試験.数学Ⅰ・数学A】第1問(必答問題)
〔3〕 aを定数とし,g(x)=x2−2(3a2+5a)x+18a4 +30a3+49a2+16とおく。2次関数y=g(x)のグラフの頂点は
(セa2+ソa, タa4+チツa2+テト)
である。aが実数全体を動くとき,頂点のx座標の最小値は
次に,t=a2とおくと,頂点のy座標は
タt2+チツt+テト
と表せる。したがって,aが実数全体を動くとき,頂点のy座標の最小値はノハである。
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g(x)=x2−2(3a2+5a)x+18a4+30a3+49a2+16
={x−(3a2+5a)}2−(3a2+5a)2+18a4+30a3+49a2+16 ={x−(3a2+5a)}2−9a4−30a3−25a2 +18a4+30a3+49a2+16 ={x−(3a2+5a)}2+9a4+24a2+16 頂点の座標は(3a2+5a, 9a4+24a2+16)→セ,ソ,タ,チツ,テト 頂点のx座標は 頂点のx座標はの最小値は,→ナニ,ヌネ t=a2 (≧0)とおくと,頂点のx座標は t≧0のとき,単調増加関数になり,t=0のとき最小値16をとる→ノハ |
【2018年度センター試験.数学Ⅰ・数学A】第1問(必答問題)
〔1〕 xを実数とし
A=x(x+1)(x+2)(5−x)(6−x)(7−x)
とおく。整数nに対して
(x+n)(n+5−x)=x(5−x)+n2+アn
であり,したがって,X=x(5−x)とおくと
A=X(X+イ)(X+ウエ)
と表せる。のとき,X=オであり,A=2カである。 |
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(x+n)(n+5−x)=nx+x(5−x)+n2+(5−x)n
=x(5−x)+n2+5n→ア X=x(5−x)とおくと (x+1)(6−x)=x(5−x)+6 (x+2)(7−x)=x(5−x)+14 A=X(X+6)(X+14)→イ,ウエ のとき →オ A=2(2+6)(2+14)=21×23×24=28→カ |
【2019年度センター試験.数学Ⅰ・数学A】第1問(必答問題)
〔3〕 aとbはともに正にの実数とする。xの2次関数
y=x2+(2a−b)x+a2+1
のグラフをGとする。(1) グラフGの頂点の座標は
である。 |
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(2) グラフGが点(−1, 6)を通るとき,bのとり得る値の最大値はトであり,そのときのaの値はナである。
b=ト,a=ナのとき,グラフGは2次関数
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(2)
y=x2+(2a−b)x+a2+1にx=−1, y=6を代入する 6=1−(2a−b)+a2+1 b=−a2+2a+4=−(a−1)2+5 bのとり得る値の最大値は5であり,そのときのaの値は1 →ト,ナ このとき,頂点の座標は y=x2のグラフをx軸方向に,y軸方向にだけ平行移動したものである→ニ,ヌ,ネノ,ハ |
【2020年度センター試験.数学Ⅰ・数学A】第1問(必答問題)
〔3〕 cを定数とする。2次関数y=x2のグラフを,2点(c, 0), (c+4, 0)を通るように平行移動して得られるグラフをGとする。
(1) Gをグラフにもつ2次関数は,cを用いて
y=x2−2(c+ツ)x+c(c+テ)
と表せる。2点(3, 0), (3, −3)を両端とする線分とGが共有点をもつようなcの値の範囲は
−ト≦c≦ナ,ニ≦c≦ヌ
である。
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(1)
2次関数Gの方程式をy=x2+Ax+Bとおく(A, Bは定数) (c, 0)を通るから 0=c2+Ac+B・・・(#1) (c+4, 0)を通るから 0=(c+4)2+A(c+4)+B・・・(#2) cを与えられた定数とし,A, Bを未知数として,連立方程式(#1)(#2)を解く (#2)−(#1) 0=8c+16+4A A=−2c−4・・・(#3) (#3)を(#1)に代入 B=−c2+(2c+4)c=c2+4c・・・(#4) (#3)(#4)により,2次関数Gの方程式は y=x2−(2c+4)x+c2+4c =x2−2(c+2)x+c(c+4)→ツ,テ (#5) (#5)が2点(3, 0), (3, −3)を両端とする線分と共有点をもつから −3≦9−6(c+2)+c(c+4)≦0 −3≦c2−2c−3≦0 c2−2c≧0かつc2−2c−3≦0 c(c−2)≧0かつ(c−3)(c+1)≦0 (c≦0または2≦c)かつ(−1≦c≦3) −1≦c≦0または2≦c≦3→ト,ナ,ニ,ヌ |
(2) ニ≦c≦ヌの場合を考える。Gが点(3, −1)を通るとき,Gは2次関数y=x2のグラフをx軸方向にネ+ノ ,y軸方向にハヒだけ平行移動したものである。また,このときGとy軸との交点のy座標はフ+ヘホ である。
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(2)
2≦c≦3の場合,Gが点(3, −1)を通るとき −1=c2−2c−3 c2−2c−2=0 2≦c≦3だから, このとき,2次関数の方程式Gは,(#5)より y={x−(c+2)}2−4 は,y=x2のグラフをx軸方向に,y軸方向に−4だけ平行移動したものである→ネ,ノ,ハヒ また,このとき,x=0ならば →フ,ヘ,ホ |
【2021年度共通テスト.数学Ⅰ・数学A】第1問(必答問題)
〔1〕 cを正の定数とする。xの2次方程式
2x2+(4c−3)x+2c2−c−11=0・・・①
について考える。(1) c=1のとき,①の左辺を因数分解すると
(アx+イ)(x−ウ)
であるから,①の解は
である。 (2) c=2のとき,①の解は
であり,大きいほうの解をαとすると
である。また,を満たす整数mはシである。 |
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(1)
c=1を代入する 2x2+x−10 =(2x+5)(x−2)→ア,イ,ウ (2) c=2を代入する 2x2+5x−5=0 解の公式により →エ,オカ,キ 大きいほうの解をαとおくと →ク,ケコ,サ を満たす整数mは ≒6.53..だからm=6→シ |
(3) 太郎さんと花子さんは,①の解について考察している。
太郎:①の解はcの値によって,ともに有理数である場合もあれば,ともに無理数である場合もあるね。cがどのような値のときに,解は有理数になるのかな。
①の解が異なる二つの有理数であるような正の整数cの個数はス個である。
花子:①の解は2次方程式の根号の中に着目すればいいんじゃないかな。 |
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(3)
①の解は 根号内は であって,かつ,Dが平方数となる正の整数cを求める
c=1→D=81(適する)
以上から,3個→ス
c=2→D=65(不適) c=3→D=49(適する) c=4→D=34(不適) c=5→D=17(不適) c=6→D=1(適する) |
【2022年度共通テスト.数学Ⅰ・数学A】第2問(必答問題)
〔1〕 p, qを実数とする。 花子さんと太郎さんは,次の二つの2次方程式について考えている。
x2+px+q=0 ・・・①
①または②を満たす実数xの個数をnとおく。x2+qx+p=0 ・・・② (1) p=4, q=−4のとき,n=アである。 また,p=1, q=−2のとき,n=イである。 (2) p=−6のとき,n=3になる場合を考える。
花子:例えば,①と②をともに満たす実数xがあるときはn=3になりそうだね。
n=3となるqの値は太郎:それをαとしたら,α2+qα−6=0とα2−6α+q=0が成り立つよ。 花子:なるほどね。それならば,α2を消去すれば,αの値が求められそうだね。 太郎:確かにαの値が求まるけど,実際にn=3となっているかどうかの確認が必要だね。 花子:これ以外にもn=3となる場合がありそうだね。
q=ウ,エ
である。ただし,ウ<エとする。
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(1)
p=4, q=−4のとき
x2+4x−4=0 ・・・①
①の実数解はx2−4x+4=0 ・・・② ②の実数解はx=2 だから,n=3→ア p=1, q=−2のとき
x2+x−2=0 ・・・①
①の実数解はx=−2, 1x2−2x+1=0 ・・・② ②の実数解はx=1 だから,n=2→イ p=−6のとき 花子と太郎の会話をヒントに,①②の共通解αがあるときを考えると
α2−6α+q=0 ・・・①'
②'−①'α2+qα−6=0 ・・・②' (q+6)(α−1)=0 q=−6のとき,①'②'は同じ方程式になって,実数解2個となるから,題意に適さない. α=1のとき,q=5となって, ①'の解はα=1, 5 ②'の解はα=1, −6 実数解3個となって題意に適する. 共通解がなくて,解が3個となるのは,一方が実の重解をもち,他方が異なる実数解をもつ場合 ②'は異なる実数解をもつから,①'について判別式D=0とすると q=9 以上から,q=5, 9→ウ,エ |
(3) 花子さんと太郎さんは,グラフ表示ソフトを用いて,①②の左辺をyとおいた2次関数y=x2+px+qとy=x2+qx+pのグラフの動きを考えている。
y=x2−6x+q ・・・③
の二つのグラフについて,q=1のときのグラフを点線で,qの値を1から増加させたときのグラフを実線でそれぞれ表す。このとき,③のグラフの移動の様子を示すとオとなり,④のグラフの移動の様子を示すとカとなる。y=x2+qx−6 ・・・④ オ,カについては,最も適当なものを,次の⓪~⑦のうちから一つずつ選べ。ただし,同じものを繰り返し選んでもよい。なお,x軸とy軸は省略しているが,x軸は右方向,y軸は上方向がそれぞれ正の方向である。 |
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qの値を1から増加させたとき,③の頂点は,x座標は変わらず,y座標は増加するから
⑥→オ ④の方程式は その頂点は qの値を1から増加させたとき,x座標は減少,y座標も減少するから,①→カ |
(4) ウ<q<エとする。全体集合Uを実数全体の集合とし,Uの部分集合A, Bを
A={x|x2−6x+q<0}
とする。Uの部分集合Xに対し,Xの補集合をXと表す。このとき,次のことが成り立つ。B={x|x2+qx−6<0}
⓪ 必要条件であるが,十分条件ではない
① 十分条件であるが,必要条件ではない ② 必要十分条件である ③ 必要条件でも十分条件でもない |
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5<q<9のとき
f(x)=x2−6x+q g(x)=x2+qx−6 とおくと f(1)=q−5>0 g(1)=q−5>0x軸の上にある また g(x)−f(x)=(q+6)(x−1) だからx>1のときg(x)>f(x) f(x)の軸はx=3 (>1) g(x)の軸は さらに,x軸との共有点の個数を判別式で調べると Df=9−q>0 Dg=q2+9>0x軸と2点で交わる 以上から,右図のようなグラフになる. だから ③必要条件でも十分条件でもない→キ だから ①十分条件であるが,必要条件ではない→ク
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前の問題とどのように関連しているのかなど,あれこれと考えていると,結構時間を取られてしまう. 内容的に難解・高度な問題ということではないが,時間内に正答に達するのは厳しいかもしれない. |