中3数学 二次関数の変域|0チェックで最大・最小を即判断
本記事は、二次関数 y = ax² の変域を 「0を含むかどうか」と「aの符号」で素早く見抜く学習法を解説します。 放物線の形・頂点(x=0)の性質・対応表の書き方を、ストーリー対話でやさしく整理。 グラフを描かなくても、最大値・最小値をミスなく判断できます。 定期テスト・高校入試の頻出「二次関数の変域・最大最小」対策に最適です。
このページで身につくこと
- 0チェックで変域の入口を決める(含む⇔含まない)
- a > 0 / a < 0 で「最小/最大」が一瞬でわかる
- 対応表で x・y の動きを可視化して計算ミスを防ぐ
- 放物線のグラフイメージと変域のつながりを理解
関連語句:中3数学、二次関数、変域、最大値、最小値、放物線、対応表、aの符号、0チェック、定期テスト、高校入試。
💬 ゆうと&あかりのストーリー解説
二次関数の変域をスッキリ理解しよう!
👦 ゆうと:「二次関数の変域の問題って、グラフを書いて考えるって言われるけど、
正直、毎回グラフ描くの面倒なんだよね…。
端っこのxを入れて、yを出せばいいんじゃないの?」
👧 あかり:「うん、その考え方には落とし穴があるよ。
今日は、グラフを描かなくても間違えない考え方を教えるね!」
📈 放物線の形で考えよう!
二次関数は、まっすぐではなくカーブ(放物線)の形。
この“形のちがい”が、変域を考えるときのポイントなんだ。
🌟 まず知っておこう:一次関数との違い
👦 ゆうと:「もうひとつ。一次関数と二次関数って、変域の考え方も違うの?」
👧 あかり:「いい質問!一次関数(y=ax+b)はグラフがまっすぐな直線だから、
どんなxの範囲でも“端っこ”でyの変域(最大・最小)が決まるんだよ。」
👦 ゆうと:「つまり、xが増えればyも増えるとか、減るとか、どっちか一定なんだね。」
👧 あかり:「そうそう! でも二次関数(y=ax²)はカーブしてる(放物線)から、
真ん中のx=0で一番低くなったり高くなったりするんだ。
だから、“0を含むかどうか”をまず見るのが大事なんだよ。」
👦 ゆうと:「あ、そうか!“0”があるかないかで、グラフの形のどこを見てるかが変わるんだね!」
🌱 ステップで考える!
🔍 ステップで見抜く!0チェックのコツ
🔹 ステップ①:xの範囲に0が入っていない場合
👧 あかり:「xの範囲に0が入っていないときは、一次関数と同じで、端っこで決まるんだよ。」
👦 ゆうと:「じゃあ、両端のxを代入して、yを出せばいいんだね。」
👧 あかり:「そう! たとえば次の例を見てみよう。」
例① y=2x²、 xの範囲:−4 ≤ x ≤ −2
x | −4 | −2 |
---|---|---|
y | 32 | 8 |
👧 あかり:「x=−4のときy=32、x=−2のときy=8。
この範囲ではグラフが右に行くほど下がる(減少)から、
yの変域は 8 ≦ y ≦32 だね。」
👦 ゆうと:「ほんとだ! 対応表にすると上がり下がりがよく見えるね。」
🔹 ステップ②:xの範囲に0が入っている場合
👧 あかり:「次に、xの範囲に0が含まれるとき。
このときは頂点(x=0)が“中にある”から、y=0が最小値(または最大値)になるよ。」
例② y=2x²、 xの範囲:−2 ≤ x ≤ 4
x | −2 | 0 | 4 |
---|---|---|---|
y | 4 | 0 | 32 |
👧 あかり:「0を含むから、yの最小値はy=0(x=0のとき)。
xが0から遠い方(今回はx=4)のときのy=32が最大値になる。
だから、変域は 0 ≦ y≦ 32」
👦 ゆうと:「え、0を含んでるだけで答えの出し方が変わるの!?
さっきと同じ式なのに、不思議だね!」
🔹 ステップ③:aの符号に気をつけよう!
👧 あかり:「関数が y=ax² のとき、
aがプラスかマイナスかで、最大値になるか最小値になるかが決まるよ。」
aの符号 | グラフの形 | 頂点の性質 | 0を含むときのy=0は… |
---|---|---|---|
a > 0 | 上に開く放物線 | 最小値 | 最小値になる |
a < 0 | 下に開く放物線 | 最大値 | 最大値になる |
👦 ゆうと:「つまり、aがプラスのときは“万歳型だから、x=0で最小値、
aがマイナスのときは“ガッカリ端”だから、x=0で最大値なんだね。」
👧 あかり:「そう!
だから、0を含むときは、aの符号を見れば最大か最小かが一瞬でわかるんだよ。」
👦 ゆうと:「なるほど!“aの符号”って、グラフの表情を決めるスイッチみたいだね!」
💬 よくある疑問をスッキリ解決!
🎯 二次関数の変域Q&A(ゆうと&あかりの会話)
- Q1:👦 ゆうと:「二次関数の“変域”って、どうやって考えればいいの?」
-
👧 あかり:「変域っていうのは、xの動きに合わせて“yがどんな値をとるか”を見ることだよ。
だからまず、xがどんな範囲で動くのか(xの変域)を確認して、
その範囲の中でyがどう変わるかを調べるんだね。
ポイントは“グラフの形をイメージする”こと!」👦 ゆうと:「グラフを書かなくても、上に開くのか下に開くのかを意識するだけで、
だいぶ見通しが立つんだね!」 - Q2:👦 ゆうと:「どうして“0を含むかどうか”がそんなに大事なの?」
-
👧 あかり:「だって、y=ax²の“カーブの一番の底(または頂上)”がx=0だから!
xの範囲に0が入っていれば、その点が最大値か最小値になるんだよ。
逆に0が入っていないときは、両端のxの値を入れたときのyが最大・最小になるの。」👦 ゆうと:「あ、だからまず“0チェック”をするんだね!」
- Q3:👦 ゆうと:「aがプラスとかマイナスとかって、どんな意味があるの?」
-
👧 あかり:「aはグラフの“開き方”を決める数字なんだよ。
a>0なら上に開く放物線(万歳型・谷の形)、a<0なら下に開く放物線(ガッカリ型・山の形)。
だから、aがプラスのときは最小値があるし、
aがマイナスのときは最大値があるんだ。」👦 ゆうと:「なるほど、aの符号を見れば“上か下か”がすぐわかるんだね!」
- Q4:👦 ゆうと:「変域の問題を解くとき、どんな順番で考えたらいい?」
-
👧 あかり:「おすすめの手順はこの3ステップだよ!」
① xの範囲を確認(0が含まれるかチェック)
② 対応表を書く(xとyの対応を整理)
③ aの符号で上か下か判断する👧 「この順番でやれば、グラフを描かなくても迷わないよ!」
👦 ゆうと:「“0チェック→対応表→aの符号”ね。覚えやすい!」
- Q5:👦 ゆうと:「一次関数との違いって、どんなところ?」
-
👧 あかり:「一次関数(y=ax+b)は“まっすぐな線”だから、
変域の両端(xの端)だけを見ればOK。でも、
二次関数は“カーブ”してるから、x=0が入っているかどうかを確認する必要があるんだ。」
つまり、“変域の考え方に山と谷ができる”ってことだね。」👦 ゆうと:「x=0があればy=0と、x=0から多い方のyの値が答えになるんだね!」
変域の問題は、「0を含むか」と「aの符号」を見分ければ一気に整理できます。
グラフを書かなくても、対応表+0チェックでしっかり理解できるように練習しましょう!
✅ ① まず「0が範囲に入っているか」をチェック!
- 0が含まれない → 両端を代入して求める。
- 0が含まれる → y=0を入れる!
✅ ② aの符号を見て“最大 or 最小”を決める!
- a>0 → y=0が最小値。
- a<0 → y=0が最大値。
✅ ③ 0から遠い方のxのyの値が、もう一方の端になる!
👦 ゆうと:「一次関数みたいに、ただ“端っこだけ見る”ってわけじゃないんだね。」
👧 あかり:「そう!二次関数は“0(頂点)”が勝負どころ。
だからまず“0チェック”から始めよう。
対応表を書けば、間違いがグッと減るよ✨」
👨🏫 さあ、ここまで理解できたら実際にやってみよう!
次の問題で「0チェック」と「aの符号」を使って、変域を求めてみよう。
🧮 基本の確認問題(変域の考え方)
① 関数 y=(1/2)x² において、xの範囲が −5 ≦ x ≦ −3 のとき、yの変域を求めよ。
x | −5 | -3 |
---|---|---|
y | \( \frac{25}{2} \) | \( \frac{9}{2} \) |
② 関数 y=(1/2)x² において、xの範囲が 2 ≦ x ≦ 6 のとき、yの変域を求めよ。
x | 2 | 6 |
---|---|---|
y | 2 | 18 |
③ 関数 y=(1/2)x² において、xの範囲が −3 ≦ x ≦ 2 のとき、yの変域を求めよ。
x | -3 | 0 | 2 |
---|---|---|---|
y | \( \frac{9}{2} \) | 0 |
④ 関数 y=−(1/2)x² において、xの範囲が −3 ≤ x ≤ −1 のとき、yの変域を求めよ。
x | -3 | -1 |
---|---|---|
y | -\( \frac{9}{2} \) | -\( \frac{1}{2} \) |
⑤ 関数 y=−(1/2)x² において、xの範囲が −2 ≤ x ≤ 3 のとき、yの変域を求めよ
x | -2 | 0 | 3 |
---|---|---|---|
y | 0 | -\( \frac{9}{2} \) |
🌈 「小さな前進が、大きな自信に変わる」
できるようになったことが増えると、勉強は少しずつ楽しくなっていきます。
でも、その“少しずつ”を続けるのが一番むずかしいんですよね。
「こんな簡単なこと」と思う内容こそ、
一歩ずつ確実に積み重ねていくことが大事です。
今日わかったこと、今日できたことを大切にしていけば、
気づいたときにはグラフのようにぐんっと上に伸びています。
👧 あかり:「昨日より今日、今日より明日。ちょっとずつ進めばいいんだよ。」
👦 ゆうと:「小さい変化でも“変域”を広げることが成長なんだね!」
焦らず、自分のペースで前へ進もう。
努力のカーブは、きっと君の未来を明るく照らすから。