2017 センター試験 数学 I・A 第一問 [3]

\begin{align} g(x) &= \left(x - (3a^2 + 5a)\right)^2 - (3a^2 + 5a)^2 + 18a^4 + 30a^3 + 49a^2 + 16 \\ &= \left(x - (3a^2 + 5a)\right)^2 - (9a^4 + 30a^3 + 25a^2) + 18a^4 + 30a^3 + 49a^2 + 16 \\ &= \left(x - (3a^2 + 5a)\right)^2 + 9a^2 + 24a^2 + 16. \end{align}

従って頂点は $\ds{\left(3a^2 + 5a,\ 9a^4 + 24a^2 + 16\right)}$.

\begin{align} 3a^2 + 5a &= 3\left(a^2 + \ds{5\over 3}a\right) \\ &= 3\left(\left(a + \ds{5\over6}\right)^2 - \ds{25\over 36}\right) \\ &= 3\left(a + \ds{5\over6}\right)^2 - \ds{25\over 12} \geqq -\ds{25\over 12}. \end{align}

従って最小値は $\ds{-{25\over12}}$.

一方, $t = a^2$ とするとき ($t\geqq0$ で) $9a^4 + 24a^2 + 16 = (3t + 4)^2$ だが, $t\geqq0$ なので, 最小値は $t = 0$ のときで, 16 になる。


$a$ の式が四次で計算がややこしいが, 教科書の演習問題程度。

$t$ の範囲が制限されているところが落とし穴か。