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【数学I】例題3.3.8:2次方程式の共通解(One More)★★★

【数学I】例題3.3.8:2次方程式の共通解(One More)
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問題の解答

【数学I】問題3.3.8:2次方程式の共通解の解答
検索用コード(LaTeX)
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% 例題I3.3.8:2次方程式の共通解(One More)★★★
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$x$についての2つの2次方程式$x^2+(k-6)x-4=0,x^2-2x-k=0$がただ1つの共通な実数解をもつとき,定数$k$の値と,そのときの共通解を求めよ.

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% 例題I3.3.8の解答(One More)★★★
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共通解を$\alpha$として,2つの2次方程式に$x=\alpha$を代入すると,

\[
\{\begin{array}{l}
\alpha^2+(k-6)\alpha-4=0\cdots(\mathrm{i})\\
\alpha^2-2\alpha-k=0\cdots(\mathrm{ii})
\end{array}
\]

(i)$-$(ii)より,$(k-4)\alpha+k-4=0$

したがって,$(k-4)(\alpha+1)=0$

ゆえに,$k=4$または$\alpha=-1$

(ア)$k=4$のとき

もとの2つの2次方程式は,ともに$x^2-2x-4=0$

よって,これを解くと,$x=1\pm\sqrt{5}$

これは,共通解がただ1つであることに反する.

(イ)$\alpha=-1$のとき

(i)に代入すると,$(-1)^2+(k-6)\cdot(-1)-4=0$

したがって,$k=3$

このとき,もとの2つの2次方程式は,$x^2-3x-4=0$と$x^2-2x-3=0$となり,解はそれぞれ,$x=-1,4$と$x=-1,3$

したがって,2つの方程式はただ1つの共通解$x=-1$をもつ.

よって,(ア),(イ)より,$k=3$,共通解は,$x=-1$

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% 問題I3.3.8:2次方程式の共通解(One More)★★★
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$x$についての2つの2次方程式$x^2+(k+3)x+8=0,x^2+5x+4k=0$が共通な実数解をもつとき,定数$k$の値と,そのときの共通解を求めよ.

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% 問題I3.3.8の解答(One More)★★★
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{共通解を$\alpha$として},2つの2次方程式に$x=\alpha$を代入すると,

\[
\{\begin{array}{l}
\alpha^2+(k+3)\alpha+8=0\cdots(\mathrm{i})\\
\alpha^2+5\alpha+4k=0\cdots(\mathrm{ii})
\end{array}
\]

(i)$-$(ii)より,

\[
(k-2)\alpha+8-4k=0
\]

したがって,$(k-2)(\alpha-4)=0$

ゆえに,$k=2$または$\alpha=4$

(ア)$k=2$のとき

もとの2つの2次方程式は,ともに$x^2+5x+8=0$

この2次方程式の判別式を$D$とすると,$D=5^2-4\cdot 1\cdot 8=-7$

これは,$D<0$であるから,共通な実数解をもつことに反する.

(イ)$\alpha=4$のとき

(i)に代入すると,$4^2+(k+3)\cdot 4+8=0$

したがって,$k=-9$

このとき,もとの2つの2次方程式は,$x^2-6x+8=0$と$x^2+5x-36=0$となり,解はそれぞれ,$x=4,2$と$x=4,-9$

したがって,2つの方程式は共通解$x=4$をもつ.

よって,(ア),(イ)より,$k=-9$,共通解は,$x=4$

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