2次関数

2次関数のグラフと軸・頂点

平方完成と頂点の公式

2次関数のグラフと軸・頂点は、平方完成までをただ計算するより「頂点座標が分かると何が読めるか」を押さえることが重要です。このページでは放物線の形と軸の意味を図と一緒に確認します。

数学Ⅰ 約7分 難易度 1 図つき

このページのまとめ

先に押さえておくこと

2次関数のグラフと軸・頂点の要点をまとめたページです。先に答えを確認してから、解き方とつまずきやすい点を順にたどれます。

答えの要点

図と式の対応や答えの条件を、先に短く確認できます。

  • テーマ: 平方完成と頂点の公式
  • ポイント: 軸と頂点は2次関数グラフの中核で、検索流入から最大最小や不等式へ回遊させやすい。
  • 次に読むなら: 関連ページ、またはアプリで類題演習

問題

次の22次関数のグラフの軸の方程式と頂点の座標を求めよ。

(1)y=x2−6x+5(1)\quad y=x^2-6x+5
(2)y=−2x2+8x−3(2)\quad y=-2x^2+8x-3

答えを見る

(1)  (1)\; 軸:x=3‾\underline{x=3}、頂点:(3, −4)‾\underline{(3,\,-4)}

(2)  (2)\; 軸:x=2‾\underline{x=2}、頂点:(2, 5)‾\underline{(2,\,5)}

解説

2次関数のグラフの軸と頂点の求め方について解説します。

2次関数の軸とか頂点って何ですか?

2次関数のグラフは放物線だよね。

その放物線の対称軸が「軸」で、放物線の一番上または一番下の点が「頂点」なんだ。

標準形に変形するには平方完成を使うんですね!

その通り!実際に問題を解いてみよう。

(1)y=x2−6x+5(1)\quad y=x^2-6x+5

まずはx2−6xx^2-6xの部分に注目して平方完成しよう。

どんな式を展開すればx2−6xx^2-6xが出てくるかな?

(x−3)2(x-3)^2を展開するとx2−6x+9x^2-6x+9になるので、x2−6xx^2-6xが出てきます!

いいね!(x−3)2=x2−6x+9(x-3)^2=x^2-6x+9だから、x2−6x=(x−3)2−9x^2-6x=(x-3)^2-9と書けるんだ。

(x−3)2=x2−6x+9(x-3)^2=x^2-6x+9より、x2−6x=(x−3)2−9x^2-6x=(x-3)^2-9となるので、

y=x2−6x+5y=x^2-6x+5
=(x−3)2−9+5=(x-3)^2-9+5
=(x−3)2−4=(x-3)^2-4

よって、y=(x−3)2−4y=(x-3)^2-4の形になりました。

標準形y=a(x−p)2+qy=a(x-p)^2+qと比べると、p=3p=3、q=−4q=-4だね。

したがって、軸の方程式はx=3‾\underline{x=3}、頂点の座標は(3, −4)‾\underline{(3,\,-4)}となります。

(3, -4) 0 1 2 3 4 5 6 -5 5
y = x^2 - 6x + 5
(2)y=−2x2+8x−3(2)\quad y=-2x^2+8x-3

x2x^2の係数が−2-2なのでマイナスがついていますね。

そうだね。x2x^2の係数が11でないときは、まず係数で括り出すといいよ。

x2x^2の項とxxの項を−2-2で括り出すと、

y=−2x2+8x−3=−2(x2−4x)−3y=-2x^2+8x-3=-2(x^2-4x)-3

括弧の中のx2−4xx^2-4xを平方完成しよう。

(x−2)2=x2−4x+4(x-2)^2=x^2-4x+4より、x2−4x=(x−2)2−4x^2-4x=(x-2)^2-4となるので、

y=−2(x2−4x)−3y=-2(x^2-4x)-3
=−2{(x−2)2−4}−3=-2\{(x-2)^2-4\}-3
=−2(x−2)2+8−3=-2(x-2)^2+8-3
=−2(x−2)2+5=-2(x-2)^2+5

−2-2が括弧の外にあるから、−4-4を外に出すと+8+8になるんですね!

その通り!符号には気を付けてね。

したがって、軸の方程式はx=2‾\underline{x=2}、頂点の座標は(2, 5)‾\underline{(2,\,5)}となります。

(2, 5) -1 0 1 2 3 4 5 -10 -5 5
y = -2x^2 + 8x - 3

公式を覚えておけば早く解けますね!

公式も便利だけど、平方完成の計算方法をしっかり身につけておくことが大切だよ。

最大・最小の問題など、平方完成は色々な場面で使うからね!

このページのまとめ

ここでは、2次関数のグラフの軸と頂点の求め方について学習しました。

平方完成を使ってy=a(x−p)2+qy=a(x-p)^2+qの形に変形することで、軸x=px=pと頂点(p, q)(p,\,q)がわかります。

係数の符号に注意して、正確に計算できるように練習しましょう!

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