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数学I / 二次関数 / 軸と頂点

まず、この問題から。問題文関数f(x)=x²−4x+7について、1≤x≤5での最大値と最小値、およびそのときのxを求めなさい。

軸と頂点

二次関数で「軸と頂点」が問われ、式・表・グラフを往復し、変化、交点、値域を判断する型。 最初の一手は「平方完成し、軸・頂点・定義域を同時に書く」。答えを出したら、「頂点だけで最大最小を決めて端点を落とす」という間違いがないかを確認します。

見抜き方
二次関数で「軸と頂点」が問われ、式・表・グラフを往復し、変化、交点、値域を判断する型。
最初の一手
平方完成し、軸・頂点・定義域を同時に書く
求めるもの
式・特徴点・変域・最大最小・グラフ
典型的な罠
頂点だけで最大最小を決めて端点を落とす
到達レベル
基礎〜教科書標準
記事状態
要点・例題・演習 公開済み
01 / QUICK ANSWER

30秒でわかる答え

平方完成し、軸・頂点・定義域を同時に書く

二次関数で「軸と頂点」が問われ、式・表・グラフを往復し、変化、交点、値域を判断する型。 最初の一手は「平方完成し、軸・頂点・定義域を同時に書く」。答えを出したら、「頂点だけで最大最小を決めて端点を落とす」という間違いがないかを確認します。

「軸と頂点」または同じ条件が現れる表・式・グラフが与えられる変化・交点・変域を読む
02 / WHY?

なぜそうなる?

WHY

軸と頂点では、なぜこの手順から始めるの?

表・式・グラフは、同じ二つの数量の関係を別の見方で表したものです。三つを往復すると、計算だけでは見落とす変化や範囲を確かめられます。

03 / CORE POINTS

ここだけは押さえる4点

  1. 01

    二次関数で「軸と頂点」が問われ、式・表・グラフを往復し、変化、交点、値域を判断する型。

  2. 02

    最初にすること:平方完成し、軸・頂点・定義域を同時に書く。

  3. 03

    目標:式・特徴点・変域・最大最小・グラフまで、根拠をつないで示す。

  4. 04

    見直し:「頂点だけで最大最小を決めて端点を落とす」という間違いがないか、元の条件へ戻って確かめる。

04 / WORKED EXAMPLES

考え方がつながる例題3

例題 1 / まず解く

二次関数の入口問題

関数f(x)=x²−4x+7について、1≤x≤5での最大値と最小値、およびそのときのxを求めなさい。

ヒント・解説を見る

ヒントf(x)=(x−2)²+3です。

  1. f(x)=(x−2)²+3より頂点は(2,3)。
  2. x=2は区間内なので最小値は3。
  3. f(1)=4、f(5)=12を比較し、最大値は12。

答え最小値3(x=2)、最大値12(x=5)

確かめ区間内では(x−2)²が0以上9以下なので、f(x)は3以上12以下です。

例題 2 / 定義へ戻る

同じ問題を、定義から考える

【問題文をもう一度】関数f(x)=x²−4x+7について、1≤x≤5での最大値と最小値、およびそのときのxを求めなさい。 この問題で使った「軸と頂点」の定義・性質を説明しなさい。

ヒント・解説を見る

ヒント答えの計算ではなく、なぜその手順を使えるかを言葉にします。

  1. 平方完成して頂点を求める。
  2. 頂点が定義域内か確認する。
  3. 頂点と両端の値を比較する。

答え閉区間での二次関数の最大・最小は、頂点と区間の端点を調べて決めます。

確かめ定義と最初の一手「平方完成し、軸・頂点・定義域を同時に書く」がつながっているか確認します。

例題 3 / 検算する

問題文の条件へ答えを戻す

【問題文をもう一度】関数f(x)=x²−4x+7について、1≤x≤5での最大値と最小値、およびそのときのxを求めなさい。 得た答えが、問題文のすべての条件を満たすことを確かめなさい。

ヒント・解説を見る

ヒント「頂点だけで最大最小を決めて端点を落とす」が起きていないか、元の数・式・図へ戻します。

  1. 平方完成し、軸・頂点・定義域を同時に書く
  2. x=2は区間内なので最小値は3。
  3. f(1)=4、f(5)=12を比較し、最大値は12。
  4. 答えを問題文の条件へ戻す

答え最小値3(x=2)、最大値12(x=5)

確かめ区間内では(x−2)²が0以上9以下なので、f(x)は3以上12以下です。

05 / PRACTICE

基礎→標準→発展の3段階演習

Q1基礎

【問題文】関数f(x)=x²−4x+7について、1≤x≤5での最大値と最小値、およびそのときのxを求めなさい。

答えと解説
最小値3(x=2)、最大値12(x=5)

f(x)=(x−2)²+3です。 区間内では(x−2)²が0以上9以下なので、f(x)は3以上12以下です。

Q2標準

【同じ問題を説明する】関数f(x)=x²−4x+7について、1≤x≤5での最大値と最小値、およびそのときのxを求めなさい。 計算前の判断を三つ、順番に書きなさい。

答えと解説
平方完成して頂点を求める。 → 頂点が定義域内か確認する。 → 頂点と両端の値を比較する。

閉区間での二次関数の最大・最小は、頂点と区間の端点を調べて決めます。

Q3発展

【同じ問題を検算する】関数f(x)=x²−4x+7について、1≤x≤5での最大値と最小値、およびそのときのxを求めなさい。 「軸と頂点」の定義と問題文の条件を使って、答えが正しい理由を説明しなさい。

答えと解説
最小値3(x=2)、最大値12(x=5)。区間内では(x−2)²が0以上9以下なので、f(x)は3以上12以下です。

「頂点だけで最大最小を決めて端点を落とす」を避け、答えを元の条件へ戻すところまでが解答です。

06 / ERROR CLINIC

間違いを、理由から直す

頂点だけで最大最小を決めて端点を落とす

答えだけを消してやり直すのではなく、最初の一手「平方完成し、軸・頂点・定義域を同時に書く」へ戻ります。条件を図・表・式へ書き直し、どの行で条件が失われたかを特定してください。

見直しの合言葉

入力の条件、途中の根拠、出力「式・特徴点・変域・最大最小・グラフ」の三つがつながっているかを確認します。

07 / QUESTIONS

よくある「なぜ?」

軸と頂点は何を覚えればよい?

答えの形だけでなく、「平方完成し、軸・頂点・定義域を同時に書く」という最初の判断と、その理由をセットで覚えます。

途中で分からなくなったら、どこへ戻る?

問題文の条件と、求めるものを分けて書きます。その後「「軸と頂点」または同じ条件が現れる」があるかを確認してください。

できたかどうかは、どう判断する?

初見の類題で初手を自分で選び、「頂点だけで最大最小を決めて端点を落とす」を避けて理由まで説明できれば合格です。