高専数学 ドリルと演習シリーズ 基礎数学 46.2次関数の決定

 p.92 ドリル no.46
問題 46.1 次の条件を満たす2次関数の方程式を求めよ。
(1) 頂点の座標が \( ( 4, \ 3 ) \) で、点 \( ( 2, \ -5 ) \) を通る。

【解答】
頂点の座標が与えられているので、求める2次関数の方程式を \( y = a( x -4 )^2 +3 \) とおく。
グラフが通る点の座標を代入して、
\( \begin{eqnarray} \displaystyle -5 &=& a ( 2 -4 )^2 +3 \\ -5 &=& a ( -2 )^2 +3 \\ -5 &=& 4a +3 \\ -4a &=& 3 +5 \\ -4a &=& 8 \\ a &=& -2 \\ \end{eqnarray} \)
となる。
したがって、求める方程式は \( y = -2( x -4 )^2 +3 \) である。


(2) 軸の方程式が \( x = -3 \) で、2点 \( ( 0, \ 13 ) \) , \( ( -1, \ 3 ) \) を通る。

【解答】
軸の方程式が与えられているので、求める2次関数の方程式を \( y = a \qty{ x -( -3 ) }^2 +q \) とおき、変形すると \( y = a \qty( x +3 )^2 +q \) となる。
グラフが通る点の座標を代入すると、次の連立方程式が得られる。
\( \displaystyle \begin{eqnarray} \left\{ \begin{array}{l} 13 = a ( 0 +3 )^2 +q \\ 3 = a ( -1 +3 )^2 +q \end{array} \right. \end{eqnarray} \)
これを整理して、
\( \displaystyle \begin{eqnarray} \left\{ \begin{array}{l} 9a +q = 13 \\ 4a +q = 3 \end{array} \right. \end{eqnarray} \)
となる。これを解いて、 \( a = 2 , \ q = -5 \) となる。
したがって、求める方程式は \( y = 2 ( x +3 )^2 -5 \) である。


(3) 3点 \( ( 0, \ 4 ) \) , \( ( 1, \ 3 ) \) , \( ( 2, \ 6 ) \) を通る。

【解答】
求める2次関数の方程式を \( y = ax^2 +bx +c \) とおく。
グラフが通る点の座標を代入すると、次の連立方程式が得られる。
\( \displaystyle \begin{eqnarray} \left\{ \begin{array}{l} 4 = a \cdot 0^2 +b \cdot 0 +c \\ 3 = a \cdot 1^2 +b \cdot 1 +c \\ 6 = a \cdot 2^2 +b \cdot 2 +c \\ \end{array} \right. \end{eqnarray} \)
これを整理して、
\( \displaystyle \begin{eqnarray} \left\{ \begin{array}{l} c = 4 \\ a +b +c = 3 \\ 4a +2b +c = 6 \\ \end{array} \right. \end{eqnarray} \)
となる。これを解いて、 \( a = 2 , \ b = -3 , \ c = 4 \) となる。
したがって、求める方程式は \( y = 2x^2 -3x +4 \) である。


(4) \( x \) 軸と2点 \( ( -3, \ 0 ) \) , \( ( 2, \ 0 ) \) で交わり、点 \( ( 1, \ -16 ) \) を通る。

【解答】
\( x \) 軸との交点が与えられているので、求める2次関数の方程式を \( y = a \qty{ x -( -3 ) }( x -2 ) \) とおき、変形すると \( y = a ( x +3 )( x -2 ) \) となる。
グラフが通る点の座標を代入すると、次の方程式が得られる。
\( \begin{eqnarray} \displaystyle -16 &=& a \cdot ( 1 +3 ) \cdot ( 1 -2 ) \\ -16 &=& a \cdot 4 \cdot ( -1 ) \\ -16 &=& -4a \\ 4a &=& 16 \\ a &=& 4 \\ \end{eqnarray} \)
となる。
したがって、求める方程式は \( y = 4 ( x +3 )( x -2 ) \) である。









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