次の2次関数の、指定された定義域における値域を求めよ。
問題 4.2.
y=−2x2+4(−2≤x≤−1)解答.
答−4≤y≤2
注意 平方完成すると y=-2x² + 4、頂点は (0, 4)。定義域を実数全体にとれば値域は y≤4 だが、-2≤x≤-1 に制限すると変わる。端の値は f(-2)=-4、f(-1)=2。頂点 x=0 は定義域の外にあるので、この区間では単調。最大・最小はともに端でとり、最小値 -4(x=-2)、最大値 2(x=-1)。よって値域は -4≤y≤2。定義域が変われば値域も変わる、が要点。▨
問題 4.3.
y=2x2−4x+4(−4≤x≤−1)解答.
答10≤y≤52
注意 平方完成すると y=2(x - 1)² + 2、頂点は (1, 2)。定義域を実数全体にとれば値域は y≥2 だが、-4≤x≤-1 に制限すると変わる。端の値は f(-4)=52、f(-1)=10。頂点 x=1 は定義域の外にあるので、この区間では単調。最大・最小はともに端でとり、最小値 10(x=-1)、最大値 52(x=-4)。よって値域は 10≤y≤52。定義域が変われば値域も変わる、が要点。▨
問題 4.4.
y=−2x2+4x+1(−2≤x≤−1)解答.
答−15≤y≤−5
注意 平方完成すると y=-2(x - 1)² + 3、頂点は (1, 3)。定義域を実数全体にとれば値域は y≤3 だが、-2≤x≤-1 に制限すると変わる。端の値は f(-2)=-15、f(-1)=-5。頂点 x=1 は定義域の外にあるので、この区間では単調。最大・最小はともに端でとり、最小値 -15(x=-2)、最大値 -5(x=-1)。よって値域は -15≤y≤-5。定義域が変われば値域も変わる、が要点。▨
問題 4.5.
y=2x2+8x+10(−4≤x≤−1)解答.
答2≤y≤10
注意 平方完成すると y=2(x + 2)² + 2、頂点は (-2, 2)。定義域を実数全体にとれば値域は y≥2 だが、-4≤x≤-1 に制限すると変わる。端の値は f(-4)=10、f(-1)=4。頂点 x=-2 は定義域に含まれるので、最小値は頂点の 2、最大値は端の 10(x=-4)。よって値域は 2≤y≤10。定義域が変われば値域も変わる、が要点。▨
問題 4.6.
y=−2x2−8x−10(−4≤x≤−3)解答.
答−10≤y≤−4
注意 平方完成すると y=-2(x + 2)² - 2、頂点は (-2, -2)。定義域を実数全体にとれば値域は y≤-2 だが、-4≤x≤-3 に制限すると変わる。端の値は f(-4)=-10、f(-3)=-4。頂点 x=-2 は定義域の外にあるので、この区間では単調。最大・最小はともに端でとり、最小値 -10(x=-4)、最大値 -4(x=-3)。よって値域は -10≤y≤-4。定義域が変われば値域も変わる、が要点。▨
問題 4.7.
y=−2x2−8x−10(0≤x≤4)解答.
答−74≤y≤−10
注意 平方完成すると y=-2(x + 2)² - 2、頂点は (-2, -2)。定義域を実数全体にとれば値域は y≤-2 だが、0≤x≤4 に制限すると変わる。端の値は f(0)=-10、f(4)=-74。頂点 x=-2 は定義域の外にあるので、この区間では単調。最大・最小はともに端でとり、最小値 -74(x=4)、最大値 -10(x=0)。よって値域は -74≤y≤-10。定義域が変われば値域も変わる、が要点。▨
問題 4.8.
y=x2−4x+6(−3≤x≤−1)解答.
答11≤y≤27
注意 平方完成すると y=(x - 2)² + 2、頂点は (2, 2)。定義域を実数全体にとれば値域は y≥2 だが、-3≤x≤-1 に制限すると変わる。端の値は f(-3)=27、f(-1)=11。頂点 x=2 は定義域の外にあるので、この区間では単調。最大・最小はともに端でとり、最小値 11(x=-1)、最大値 27(x=-3)。よって値域は 11≤y≤27。定義域が変われば値域も変わる、が要点。▨
問題 4.9.
y=x2−4x+7(1≤x≤5)解答.
答3≤y≤12
注意 平方完成すると y=(x - 2)² + 3、頂点は (2, 3)。定義域を実数全体にとれば値域は y≥3 だが、1≤x≤5 に制限すると変わる。端の値は f(1)=4、f(5)=12。頂点 x=2 は定義域に含まれるので、最小値は頂点の 3、最大値は端の 12(x=5)。よって値域は 3≤y≤12。定義域が変われば値域も変わる、が要点。▨
問題 4.10.
y=−x2+2x(0≤x≤1)解答.
答0≤y≤1
注意 平方完成すると y=-(x - 1)² + 1、頂点は (1, 1)。定義域を実数全体にとれば値域は y≤1 だが、0≤x≤1 に制限すると変わる。端の値は f(0)=0、f(1)=1。頂点 x=1 は定義域に含まれるので、最大値は頂点の 1、最小値は端の 0(x=0)。よって値域は 0≤y≤1。定義域が変われば値域も変わる、が要点。▨
問題 4.11.
y=x2−1(−2≤x≤−1)解答.
答0≤y≤3
注意 平方完成すると y=x² - 1、頂点は (0, -1)。定義域を実数全体にとれば値域は y≥-1 だが、-2≤x≤-1 に制限すると変わる。端の値は f(-2)=3、f(-1)=0。頂点 x=0 は定義域の外にあるので、この区間では単調。最大・最小はともに端でとり、最小値 0(x=-1)、最大値 3(x=-2)。よって値域は 0≤y≤3。定義域が変われば値域も変わる、が要点。▨
問題 4.12.
y=−x2−2x+2(−4≤x≤−3)解答.
答−6≤y≤−1
注意 平方完成すると y=-(x + 1)² + 3、頂点は (-1, 3)。定義域を実数全体にとれば値域は y≤3 だが、-4≤x≤-3 に制限すると変わる。端の値は f(-4)=-6、f(-3)=-1。頂点 x=-1 は定義域の外にあるので、この区間では単調。最大・最小はともに端でとり、最小値 -6(x=-4)、最大値 -1(x=-3)。よって値域は -6≤y≤-1。定義域が変われば値域も変わる、が要点。▨
問題 4.13.
y=−x2−4x−1(−2≤x≤0)解答.
答−1≤y≤3
注意 平方完成すると y=-(x + 2)² + 3、頂点は (-2, 3)。定義域を実数全体にとれば値域は y≤3 だが、-2≤x≤0 に制限すると変わる。端の値は f(-2)=3、f(0)=-1。頂点 x=-2 は定義域に含まれるので、最大値は頂点の 3、最小値は端の -1(x=0)。よって値域は -1≤y≤3。定義域が変われば値域も変わる、が要点。▨
問題 4.14.
y=2x2−4x+5(−3≤x≤−2)解答.
答21≤y≤35
注意 平方完成すると y=2(x - 1)² + 3、頂点は (1, 3)。定義域を実数全体にとれば値域は y≥3 だが、-3≤x≤-2 に制限すると変わる。端の値は f(-3)=35、f(-2)=21。頂点 x=1 は定義域の外にあるので、この区間では単調。最大・最小はともに端でとり、最小値 21(x=-2)、最大値 35(x=-3)。よって値域は 21≤y≤35。定義域が変われば値域も変わる、が要点。▨
問題 4.15.
y=−2x2+8x−4(−4≤x≤−3)解答.
答−68≤y≤−46
注意 平方完成すると y=-2(x - 2)² + 4、頂点は (2, 4)。定義域を実数全体にとれば値域は y≤4 だが、-4≤x≤-3 に制限すると変わる。端の値は f(-4)=-68、f(-3)=-46。頂点 x=2 は定義域の外にあるので、この区間では単調。最大・最小はともに端でとり、最小値 -68(x=-4)、最大値 -46(x=-3)。よって値域は -68≤y≤-46。定義域が変われば値域も変わる、が要点。▨
問題 4.16.
y=x2−2x+1(−2≤x≤1)解答.
答0≤y≤9
注意 平方完成すると y=(x - 1)²、頂点は (1, 0)。定義域を実数全体にとれば値域は y≥0 だが、-2≤x≤1 に制限すると変わる。端の値は f(-2)=9、f(1)=0。頂点 x=1 は定義域に含まれるので、最小値は頂点の 0、最大値は端の 9(x=-2)。よって値域は 0≤y≤9。定義域が変われば値域も変わる、が要点。▨