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二次関数
この問題で、この写真のところまで考えたのですが、解き方がわかりませんでした。
解説を見ると、写真の一番下に載っているものが書いてあったのですが、なぜこれが全ての実数tに対して成り立つ条件となるのかがわかりません。
もしわかったら、解説してくれると嬉しいです。
回答
Yukoさん、こんにちは。
いろいろな説明ができますが…
まずは、関数から離れた立場で説明しますね。
$3(t-\dfrac{1}{3}a)^2$ と$-\dfrac{1}{3}a^2-2a-b$ の2つの部分に分けて考えると、前者は3×(実数の2乗)で、実数の2乗は0以上ですから、前者はtの値にかかわらず(すべてのtの値で)0以上であることはわかります。あとは後者も0以上であれば前者+後者は0以上になります。後者はtとは無関係な数ですから、a,bの値によって0以下だったりいろいろな値を取れます。でも後者が0以上の定数なら、前者と合わせてどんなtの値に対しても0以上になるので、後者≧0が、すべてのtの値でその不等式が成り立つ条件になります。ちょっと面倒ですが、わかりますか?
2次関数のところの問題らしいので、2次関数で説明します。
$3t^2-2at-2a-b$ を2次関数 $y=3t^2-2at-2a-b=3(t-\dfrac{1}{3}a)^2-\dfrac{1}{3}a^2-2a-b$
と考えます。もうf(x)やg(x)は関係なくなりますので忘れましょう。ただ単にこの2次関数がすべてのtの値でyが0以上になるようにしたいのです。
このグラフは下に凸のグラフですね。このグラフがいたるところでy(y座標)が0以上でありたいのです。問題になるところはどこでしょう?そう、グラフの頂点です。頂点さえx軸より上またはⅹ軸上にあれば、グラフ全体はx軸より上になり、y(y座標)すなわち$3t^2-2at-2a-b$の値は0以上になります。で、頂点がわかるように平方完成しました。頂点のy座標は$-\dfrac{1}{3}a^2-2a-b$です。これが0以上であればいいのですね。よって
$-\dfrac{1}{3}a^2-2a-b\geqq0$ が条件になります。
つまり、「頂点のy座標≧0」という意味になります。
これで大丈夫ですか?
これを読んだら、わかったとか、まだこのへんがわからないから説明してほしいとか、コメント欄になにか返事を書いてください。
後者の説明を実際に二次関数を書いてみたら、わかりました。 回答&解説ありがとうございます!
わかったならよかったです。またどうぞ。