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【数学I】例題3.3.25:方程式の解の存在範囲1(One More)★★★

【数学I】例題3.3.25:方程式の解の存在範囲1(One More)
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問題の解答

【数学I】問題3.3.25:方程式の解の存在範囲1の解答
検索用コード(LaTeX)
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% 例題I3.3.25:方程式の解の存在範囲1(One More)★★★
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2次方程式$x^2-2ax+4a=0$の異なる2つの実数解が,ともに3より大きくなるような定数$a$の値の範囲を求めよ.

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% 例題I3.3.25の解答(One More)★★★
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$y=f(x)=x^2-2ax+4a$とし,2次方程式$f(x)=0$の判別式を$D$とする.$y=f(x)$のグラフは,下に凸の放物線で,軸は直線$x=a$である.

$f(x)=0$の異なる2つの実数解が,ともに3より大きくなるのは,$y=f(x)$のグラフが右の図のようになるときである.

したがって,求める条件は,

(i) $D>0$,

(ii) 軸が$x>3$の範囲にある,

(iii) $f(3)>0$である.

(i) $\frac{D}{4}=(-a)^2-1\cdot 4a=a^2-4a=a(a-4)$であり,$D>0$から,

\[
a(a-4)>0
\]

したがって,$a<0,4<a$

(ii) 軸は直線$x=a$であるから,$a>3$

(iii) $f(3)=3^2-2a\cdot 3+4a=-2a+9$であり,$f(3)>0$より,$a<\frac{9}{2}$よって,(i)〜(iii)より,求める$a$の値の範囲は,

\[
4<a<\frac{9}{2}
\]

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% 問題I3.3.25:方程式の解の存在範囲1(One More)★★★
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2次方程式$x^2-2ax-a+2=0$の異なる2つの実数解が,ともに$2$より小さくなるような定数$a$の値の範囲を求めよ.

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% 問題I3.3.25の解答(One More)★★★
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$y=f(x)=x^2-2ax-a+2$とし,2次方程式$f(x)=0$の判別式を$D$とする.$y=f(x)$のグラフは,下に凸の放物線で,軸は直線$x=a$である.

$f(x)=0$の異なる2つの実数解が,ともに$2$より小さくなるのは,$y=f(x)$のグラフが右の図のようになるときである.

したがって,求める条件は,

(i) $D>0$,

(ii) 軸が$x<2$の範囲にある,

(iii) $f(2)>0$である.

(i) $\frac{D}{4}=(-a)^2-1\cdot(-a+2)=a^2+a-2=(a+2)(a-1)$であり,$D>0$であるから,$(a+2)(a-1)>0$

したがって,$a<-2,1<a$

(ii) 軸は直線$x=a$であるから,$a<2$

(iii) $f(2)=2^2-2a\cdot 2-a+2=-5a+6$であり,$f(2)>0$より,$a<\frac{6}{5}$

よって,(i)〜(iii)より,求める$a$の値の範囲は,

\[
a<-2,1<a<\frac{6}{5}
\]

動的教材(例題3.3.25)

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