写真の式はどのような形のグラフになるのですか？

TE P = (1 + 2)² + 3 (y-1)²-5

数1の2変数関数についての質問です。自分の解き方で解いたら値がずれてしまいました。自分の解き方のどこが間違っていますか？回答お願いします。

必解 18. 2変数関数の最大・最小〉 実数x,yが x2+2xy+y+x+y-20=0を満たすとき,xyはx= オ y= で最大値 となり,3x2+y2 は x = 4, y=” で最小値 ケ となる。 [24 松山大・文系]

四角で囲ったところなんですけど、どうしてこの記述が必要なのですか？

000 重要 121 いう。 おく y+3 2 すると、 X9 重要 例題 90 2変数関数の最大・最小 (2) (1) x, y の関数P = x2 +3y'+4x-6y+2の最小値を求めよ。 (2) x, yの関数 Q=x²-2xy+2y2-2y+4x+6の最小値を求めよ。 なお,(1),(2)では, 最小値をとるときのx, yの値も示せ。 指針 [(2) 類 摂南大] 基本79 (特に条件が示されていないから,x,yは互いに関係なく値をとる変数である。 このようなときは、次のように考えるとよい。 xのうちの一方の文字(ここでは」とする)を定数と考えて,Pをまずx 2次式とみる。そして,Pを基本形α(xb)+gに変形。 ②残ったg(yの2次式)も、基本形6(y-r) '+s に変形。 ③ P=ax2+by's (a>0,b>0,sは定数)の形。 →PはX=Y=0のとき最小値sをとる。 151 →8みたいやつ (2)xyの項があるが, 方針は (1) と同じ。 Q=a{x-(by+c)}+d(y-r)'+s の形に変 逆に条件式があるってどんなの? 形。 CHART 条件式のない2変数関数 一方の文字を定数とみて処理 3章 ⑩ 2次関数の最大・最小と決定 で、代 (1) P=x2+4x+3y2-6y+2 30 O =(x+2)2-22+3y2-6y+2 まず, xについて基本形に。 解答 =(x+2)+3(y-1)2-3・12−2 次に, yについて基本形に。 =(x+2)2+3(y-1)2-5 プラフ なんのため? 三域は x, y は実数であるから 最 最小 (x+2)20, (y-1)^≧0 よって, P は x+2=0, y-1=0のとき最小となる。 ほう <P=aX2+ by +s の形。 (実数) 20 x+2=0, y-1=0 を解く と x=-2, y=1 ゆえに x=-2,y=1のとき最小値-5 (2)Q=x²-2xy+2y2-2y+4x+6 デビー2(y-2)x+2y2-246 ={x-(y-2)}2-(y-2)^+2y2-2y+6 =(x-y+2)^+y2+2y+2 =(x-y+2)^+(y+1)^-12+2 ここにxが x²+x+口の形に。 のこらないように まず, xについて基本形に。 する!! 次に, yについて基本形に。 Q=ax2+by2+s の形。 (実数) 20 =(x-y+2)+(y+1)+1 x,yは実数であるから (x-y+2)^≧0. (v+1)^≧0 よって,Qはx-y+2=0, y+1=0のとき最小とな る。x-y+2=0, y+1=0を解くとx=-3, y=-1 最小値をとるx,yの値は, ゆえに x=-3, y=-1のとき最小値1 連立方程式の解。 練習 (1) x, y の関数 P=2x2+y2-4x+10y-2の最小値を求めよ。 90 (2) r

線を引いた、「このxについての二次方程式②が実数解を持つための条件」って、なにを表したいんですか？？

重要 例題 122 2変数関数の最大・最小 (4) 指針 条件式は文字を減らす方針でいきたいが,条件式x2+y'=2から文 字を減らしても、2x+yはx,yについての1次式であるからうま くいかない。 実数x,yがx +y2=2 を満たすとき,2x+yのとりうる値の最大値と最小値を | 求めよ。 また、そのときのx,yの値を求めよ。 [類 南山大 ] 基本101 見方をかっ える そこで, 2x+y=t とおき, tのとりうる値の範囲を調べることで, 最大値と最小値を求める。 → 2x+y=t を y=t-2x と変形し, x2+y2=2に代入してyを消 去すると x2+(t-2x) =2となり、xの2次方程式になる。 xは実数であるから,この方程式が実数解をもつ条件を利用する。 実数解をもつ⇔D≧0 の利用。 ●・ CHART 最大 最小 = tとおいて, 実数解をもつ条件利用

⑵の問題で、1枚目の下線を引いたところに質問です。 この問題を自力で解いたときに、条件式をy=に直しただけで終わってしまい、xの範囲にまで辿り着くことができませんでした。 どのように考えたら初見でもxの範囲を見逃さずに示すことができますか。それとも慣れの問題なのでしょうか。

よって,x=1で最小値3をとる。010120 このとき, ①から y=-2・1+3=1 008+ (01-** したがって x=1, y=1のとき最小値3 (x, (2)2x+y=8から y=-2x+8 ① y≧0 であるから -2x+80 ゆえに x≤4 ② x≧0との共通範囲は 0≤x≤4 また xy=x(-2x+8)=-2x2+8x =-2(x2-4x) =-2(x2-4x+22)+2・22 =-2(x-2)'+8 )の範囲において は xy=t 01t=-2 のグラ

青いマーカーについて。0以上の数でも等号が成り立ちそうですが、なぜ0の時だけ考えるんですか。 また、下側にある「point 式の見方を変える」のところのようにすればx、yが実数である条件を書かなくていいのでしょうか。

消去 の利用 例題 72 2変数関数の最大・最小 宝 **** 3章 72次関数の最大・最小 思考プロセス x,y が実数の値をとりながら変化するとき,P=x-2xy+3y²-2x+10y+1 の最小値,およびそのときのx,yの値を求めよ。 例題71との違い 見方を変える 「xとyの関係式がないので, 1文字消去できない。 lxとyがそれぞれ自由に動くので考えにくい。 ① yをいったん定数とみる xの2次関数 P=x+x+□ の最小値を の式で表す。 ② (y を固定する) y を変数に戻す ( v を動かす ) =(yの式)の最小値を求める。 Action》 2変数関数の最大・最小は, 1変数のみに注目して考えよ 解 与式を x について整理すると P = x²-2xy+3y2 - 2x + 10y + 1 = x2-2(y+1)x + 3y2 + 10y + 1 にして と変形して xyは1 となった wwww xについての2次式とみ て,平方完成する。 yは 定数とみて考える。 を定数とみたときの最 小値はm=2v2+8y この最小値を考えるため、 さらに平方完成する (実数 2 ≧0 ■Pの2つの()内が ¥2変数の開 yの の範囲 になおす 120TH ②より 「すなわち のときである。 したがって これと、 x = -1, y=-2 最 x,yは実数であるから [2種)≧0] (x-y-12≧0,かつ2(y+2%≧0 970 等号が成り立つのは x-y-1 = 0 かつ y + 2 = 0 すなわち ={{x-(y+1)}-(y+1)+3y+10y +1 = =(x-y-1)2+2y2 +8y =(x-y-1)+2(y+2)2-8 である。 x=-1, y=-2 のとき 最小値-8 Point 式の見方を変える をαに置き換えて例題72を書きなおすと、次のような問題になる。 xの2次関数 y=x-2(a+1)x + 34² + 10a + 1 について (1) 最小値をαの式で表せ。 (2)αの値が変化するとき (1) で求めた最小値の最小値を求めよ。 <解〉 (1) y = {x-(a+1)}2 +2a2+8a より そのグラフは、頂点 (a+1, 2a2+8a), 下に凸の放物線であるから 最小値=2a2+80mの効きをしりた (2)m=2a2+8a=2(a+2)2-8 より mはa=2のとき,最小値-8をとる。 B KMENN 617840

重要例題121についてです！ なぜy2≧0(蛍光ペン引いてるところ)となるのかわかりません、なぜそう言えるのか教えてください！！

202 重要 例題 121 2変数関数の 実数x, yがx2+2y=1 を満たすとき, 1/x +y2の最大値と最小値 やよびその ときのxyの値を求めよ。 指針 p.150 例題 89 は条件式が1次だったが、2次の場合も方針は同じ。 条件式を利用して, 文字を減らす方針でいく。このとき、次の [1] 計算しやすい式になるように, 消去する文字を決める。 2点に注意。 ……ここでは、条件式を1/12 (1-x")と変形して 1/2x+ya に代入するとよい。 基本的 思い出した [2] 残った文字の変域を調べる。 2=1/12 (1-x2)で,y=0であることに注目。 ←(実数) ≧ 0 CHART 条件式 文字を減らす方針で変域に注意 x2+2y2=1から ① 解答 2≧0 であるから 1-x20 ゆえに (x+1)(x-1)≦02) よって -1≤x≤1 f(x)4 ①を代入すると 1 5 から1 1/2x+y=1/2x+ -/1/(x-/1/3+ これをf(x) とすると, ② の範囲で 2. 8 最大 x+ 2 10 5 最小 8 12 12 1 f(x)はx= x=1/2で最大値 88, x=-1で最小値 - 5 1 2 をとる。 ①から > > ―方だけが x= のとき x=-1のときy2=0 ゆえに したがって 3 1/(1-1)=1/12/26 4 y=0dd (x, y) = (1/2 土)のと 条件 =土 8 である。 のとき最大値 (x,y)=(-1, 0) のとき最小値 - 129 <消する x2 条件式はとして ともに2次 計算する式は ○xが1次, yが2次 であるから, yを消去 るしかない。 の2次式! 基本形に直す。 1 #+/(-1/2)+/ y=± ✓1/12 (1-2)

どうして②が実数解をもつことがtの範囲につながるんですか？？

腰例題 122 2変数関数の最大・最小 (4) xyがx+y=2を満たすとき, 2x +yのとりうる値の最大値と最小値を一 よ。また、そのときのx, yの値を求めよ。 [類 南山大〕 基本101 条件式は文字を減らす方針でいきたいが、条件式x'+y=2から文 字を減らしても, 2x+yはx,yについての1次式であるからうま くいかない。 そこで,2x+y=tとおき, tのとりうる値の範囲を調べることで, 最大値と最小値を求める。 →2x+y=t を y=t-2x と変形し, x2+y2=2に代入して」を消 去するとx2+ (t-2x) =2となり, xの2次方程式になる。 xは実数であるから,この方程式が実数解をもつ条件を利用する。 実数解をもつ⇔D≧0 の利用。 CHART 最大・最小 = t とおいて,実数解をもつ条件利用 見方をか 八える 203 2x+y=t とおくと y=t-2x ① これをx2+y2=2に代入すると x2+(t-2x)2=2 整理すると 5x2 -4tx+t2-2=0 ...... このxについての2次方程式② が実数解をもつための 条件は、②の判別式をDとすると D≧0 D ここで =(-2t)2-5(2-2)=-(2-10) 4 参考 実数a, b, x, y に ついて,次の不等式が成り 立つ(コーシー・シュワル ツの不等式)。 (ax+by)(a+b²)(x²+y²) [等号成立は ay=bx] この不等式にα=2,6=1 を代入することで解くこと もできる。 D≧0 から t2-10≤0 これを解いて -√10 ≤t≤√10 ✓もの範囲! -4t_2t t=±√10 のとき,D=0で,②は重解x=- 2.5 を 5 のとき, ② は ±√10 もつ。=±√10 のとき 2/10 x=± 5 ①から √10 y=± (複号同順) 5 よって 210 10 x= y= のとき最大値 10 5 x=- 2/10 5 10 y=- のとき最小値10 5x2 +4√10x+8=0 よって (√5x=2√2) 20 ゆえに x=± 2√2 2√10 √√5 ・=土・ √10 ① から y=± 5 (複号同順) 5 5 としてもよい。

数I 2変数の2次式 （3）の問題です。最小値が1であるのはなぜですか？？ （2番で求めた最小値を使っているのだと思いますが、2番の最小値が3番でも適用される理由が分かりません。） 教えていただけると嬉しいです！！！

数の 次式 89 x, yが互いに関係なく変化するとき P=x2-4xy+5y2-6y+10 について,次の問いに答えよ。 (1)Pをxの関数とみて, Pの最小値をyで表せ。 (2)mの最小値とそのときのyの値を求めよ。 (3) Pの最小値とそのときのx,yの値を求めよ。

(イ)は(ア)とは違い逆像法で解いています。 結局どちらの問題もxとyの関係式を代入して文字を減らしています。 違いはなんでしょうか。 二次関数の問題において、(他の問題でも同じことが言えるのかもしれませんが…)逆像法じゃなきゃ解けない問題ってどう判断するんでしょうか。

t 122変数関数 / 等式の条件が2次式の場合 実数エリが+=1をみたすとき,'+4yは(x,y)= とり(x,y)=(,)のとき最小値 )のとき最大値 実数エリがェー2zy+2g2=8 を満たすとき,x+yの最大値と最小値を求めよ. をとる. (東海大・理, エ ( 名古屋学院大 (7719123 角入し 7 この先回ら #4 等式の条件が2次の場合 (ア)の場合,1-y2としてェを消去すれば前間と同様に解ける。こ こで,xの範囲に制限がないから,yに反映させる条件はない。とすると大間違いである。 例えばy=2 とすると, r2=-3となるがこれを満たす実数ェは存在しない! つまり、エが実数であるための条件≧0をリに反映させる必要がある。 (zが実数で存在する条件) 一方、(イ)の場合、無理に1文字を消去してェをリで表せば,r=y±√8-y2というやっかいなもの が登場してしまう.こんなときは、次の手法が威力を発揮する。 (「大学への数学」 では “逆手流” と呼 んでいる) かて f(x,y)=0のとき,g(x, y) の取り得る値の範囲 I を求めるとする. ある値kについて, kがIの範囲に入る 「f(x,y)=0かつg(x,y)=kを満たす実数x, y が存在する」 本間の場合、f(x,y)=x²-2xy+2y2-8, g(x,y)=x+yであり,「 」 から得られるkの条件 (範囲)がIになるわけである.なお,逆手流については、詳しくは 66. 解答量 (ア)+y2=1により, r2=1-y2 存在条件に →Dしかない (ア)有在条件(イ)有不 1次へ xxの ェの実数条件. な お,r'+y2=1 は 右図の単位円を 表すことからも 34 2-7 1 20 であるから, 1-y2≧0 ..-1≤y≤1 このとき,'+4y=(1-y2)+4y=-(y-2)2+5 よって, y=1 (このときx=0) のとき最大値 4 y=-1 (このときx=0)のとき最小値 4 (xtyがんという実数値を取り得る. ←xty=kかつェー2xy+2y2=8 を満たす実数工y が存在する。 -1≦y≦1が分かる. ①る+300-8- ② 2ェ(k-1)+2(k-1) 2=8 ① (y=k-ェ･･････②) を満たす実数が存在する。 ここで, ①を整理すると, 52-6kr+2k2-8=0 ②を使って”を消去.なお, ェが 実数なら②から」が実数である から が言える. これを満たす実数ェが存在するための条件は,上式をェの2次方程式と見たと 少なくとも1つ実数解を持たな きの判別式をDとすると, D≧0であるから, ければならない。 その条件は DZO. D/4-(3k)2-5(2k2-8)≥0 .. k²≤40 .. -2√10 ≤ k ≤2√/10 よって,xtyの最大値は2/10 最小値は2/10 である. 12 演習題(解答は p.59) (ア) エリが+2y2=1 をみたすとき2x+3y2の最大値は [ である. で,最小値は [ ( 明海大歯) (イ) (1) 実数エリがry+y-y-1=0をみたすとき, yの最大値は[ 最小値は □である。 ]で, (愛知工大) (ア) 実数条件を忘れな (2) 実数x、yがェー2x+y=1を満たすとき,x+yの最大値は [ である. 最小値は いように、 ( 広島工大) (イ) 逆手流を使う. 解答のか 45 ¥4