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二次関数のグラフ【平方完成・頂点・軸・グラフの移動】

公開日: 2026/7/11

📐 公式まとめ

  • 1. 二次関数の基本形

    y=ax2+bx+cy = ax^2 + bx + c
  • 2. 平方完成

    y=ax2+bx+c=a(x+b2a)2−b24a+cy = ax^2 + bx + c = a\left(x + \frac{b}{2a}\right)^2 - \frac{b^2}{4a} + c

1. 二次関数の基本形

a≠0a \neq 0 のとき、

y=ax2+bx+cy = ax^2 + bx + c

の形の関数を二次関数といいます。そのグラフは放物線(パラボラ)と呼ばれる曲線です。

最もシンプルな二次関数 y=ax2y = ax^2 のグラフについて:

  • a>0a > 0 のとき:下に凸(開口部が上)
  • a<0a < 0 のとき:上に凸(開口部が下)
  • ∣a∣|a| が大きいほどグラフは細くなる(急になる)
  • 頂点は原点 (0,0)(0, 0)、軸は yy 軸

2. 平方完成

y=ax2+bx+cy = ax^2 + bx + c を y=a(x−p)2+qy = a(x-p)^2 + q の形(標準形)に変形することを平方完成といいます。標準形にすると頂点と軸がすぐに読み取れます。

y=ax2+bx+c=a(x+b2a)2−b24a+cy = ax^2 + bx + c = a\left(x + \frac{b}{2a}\right)^2 - \frac{b^2}{4a} + c

頂点:(−b2a, −b24a+c)\left(-\dfrac{b}{2a},\ -\dfrac{b^2}{4a}+c\right)、軸:直線 x=−b2ax = -\dfrac{b}{2a}

2.1. 例題1:平方完成の手順

y=x2−4x+7y = x^2 - 4x + 7

x2−4xx^2 - 4x の部分に注目します。

x2−4x=(x−2)2−4x^2 - 4x = (x-2)^2 - 4

よって、

y=(x−2)2−4+7=(x−2)2+3y = (x-2)^2 - 4 + 7 = (x-2)^2 + 3

頂点は (2,3)(2, 3)、軸は直線 x=2x = 2、a=1>0a = 1 > 0 なので下に凸の放物線です。

2.2. 例題2:係数が負の場合

y=−2x2+8x−5y = -2x^2 + 8x - 5

−2-2 を括り出します。

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

頂点は (2,3)(2, 3)、軸は直線 x=2x = 2、a=−2<0a = -2 < 0 なので上に凸の放物線です。

3. グラフの移動

y=f(x)y = f(x) のグラフを平行移動・対称移動する変換を整理します。

y=x²(青)、y=(x-2)²(赤・右に2移動)、y=x²+2(緑・上に2移動)の3つの放物線を同一座標系に描いた比較図

3.1. 平行移動

y=a(x−p)2+qy = a(x-p)^2 + q は y=ax2y = ax^2 を

  • xx 軸方向に pp だけ
  • yy 軸方向に qq だけ

平行移動したグラフです。

移動 変換
xx 方向に +p+p xx を x−px-p に置き換え
yy 方向に +q+q yy を y−qy-q に置き換え(右辺に +q+q)

3.2. 対称移動

移動 変換
xx 軸に関して yy を −y-y に(つまり yy の符号を変える)
yy 軸に関して xx を −x-x に置き換え
原点に関して xx を −x-x、yy を −y-y に

3.3. 例題3:グラフの移動

y=2x2y = 2x^2 を xx 軸方向に −1-1、yy 軸方向に 33 だけ平行移動したグラフの式を求めなさい。

xx を x−(−1)=x+1x-(-1) = x+1 に置き換え、右辺に +3+3 します。

y=2(x+1)2+3y = 2(x+1)^2 + 3

4. グラフを読み取るポイントまとめ

標準形 y=a(x−p)2+qy = a(x-p)^2 + q から次の情報がすぐ読み取れます。

項目 値
頂点 (p, q)(p,\ q)
軸 直線 x=px = p
凹凸 a>0a>0:下に凸、a<0a<0:上に凸
yy 切片(x=0x=0) y=ap2+qy = ap^2 + q

5. クイズ

  1. y=x2+6x+5y = x^2 + 6x + 5 を平方完成して頂点を求めなさい。

    • 答えを見る正解:y=(x+3)2−4y = (x+3)^2 - 4、頂点 (−3,−4)(-3, -4)。(x+3)2=x2+6x+9(x+3)^2 = x^2 + 6x + 9 なので −9+5=−4-9+5 = -4。
  2. y=3(x−1)2+2y = 3(x-1)^2 + 2 の軸と頂点を答えなさい。

    • 答えを見る正解:軸は直線 x=1x = 1、頂点は (1,2)(1, 2)。標準形から直接読み取れます。
  3. y=x2y = x^2 を xx 軸方向に 22、yy 軸方向に −3-3 平行移動した放物線の式は?

    • 答えを見る正解:y=(x−2)2−3y = (x-2)^2 - 3。xx を x−2x-2 に置き換え、右辺に −3-3 を足します。
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