【数学I】関数【2次関数(第1回)】

数学Ⅰ

中学校では、関数\( y=a x ^{2} \)を学習しました。 この章では,それを一般化した2次関数について学習します。2次関数の学習に入る前に,そもそも関数とは何なのかを学習していきます。

関数

登山をしたことがある人はご存知かもしれませんが、山頂は平地(海抜0m)より気温が下がります。例え、真夏であっても山頂は肌寒いということがあります。

一般に,100m登るごとに0.6℃下がると言われています。

例えば平地(海抜0m)で30℃だとすると,山頂(3000m)の気温は平地より\(0.6\times 30 =18\)℃低いことになるので、山頂は\( 30-18=12\)℃となります。東京では最低気温が12℃になるのは10月から11月頃ですので、平地と山頂の気温の違いを感じてもらえると思います。

では,上の条件とき高さが\( x\)mのところの気温を\( y\)℃として\( x\)と\( y\)の間の関係を式で表すと

\begin{align*} y&=30-0.6 \times \frac{x}{100}\\ &=-\frac{3}{500}x + 30 \end{align*}

となります。

上で得られた関係式において\( x\)の値を決めると,それに対応して、\( y\)の値がただ1つ定まる。


関数:

2つの変数\( x,\ y\) があり,\( x\)の値を定めるとそれに応じて\( y\) の値がただ1つだけ定まるとき,\( y\) は\( x\) の関数であるという. \( y\) が\( x\) の関数であることを \begin{align} y=f(x),\ \ \ y=g(x),\ \ \ y=h(x), \cdots \end{align} などと表す.関数において,\( x\) の値\( a\) に対応する\( y\) の値を\(f(a) \) で表し,\( f(a)\) を\( x=a\) のときの関数\( f(x)\) の値という ※\( f\) はfunctionのfである.

(1)

1辺の長さが\( \ x\ \)の正方形の周の長さ\(\ y\  \)

(2)

1辺の長さが\(\  x\ \)の正方形の面積\(\ y\  \)

\( y\)が\( x\) の1次式で表されるとき,\( y\)は\( x\)の1次関数であるといい,\( y\)が\( x\) の2次式で表されるとき,\( y\)は\( x\)の2次関数であるといいます.まとめると以下のようになります.

1次関数,2次関数の一般形
\( a,\ b,\ c\ \)は定数とする.
1次関数は  \( y=ax + b\)   ただし,\( a\ne 0\)  
2次関数は  \( y=a x ^{2} + b x + c\)   ただし,\( a \ne 0\) 

関数のグラフ

座標平面

座標・座標平面・第◯象限

平面上に座標軸を定めると,その平面上の点Pの位置は,下図のように実数の組\((a,\ b) \)で表すことができる.この組を点の座標といい,とかく. 座標軸の定められた平面を座標平面という. 座標平面は座標軸によって4つの部分に分けることができる.これを下図のように,それぞれ第1象限,第2象限,第3象限,第4象限という.ただし,座標軸上の点はどの象限にも含まれないものとする.

関数のグラフ

関数\(y=f(x) \)において,\( x\) の値とそれに対応する\( y\) の値の組\((x,\ y) \) を座標とする点全体からなる図形を,関数\( y=f(x)\) のグラフという.

関数の定義域・値域

定義域・値域

関数\( f(x)\) において,変数xのとり得る値の範囲を,この関数の定義域という.また、関数\(f(x) \) において,\( x\) が定義域内のすべての値を取るときの\( y\) の値全体を,この関数の値域という.

関数の最大値・最小値


最大値・最小値

関数\( f(x)\) において,その値域に最大の値,最小の値が存在するとき,それらをそれぞれこの関数の最大値・最小値という.

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