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【数学I】例題3.3.30:2次方程式が実数解をもつ条件4(One More)★★★

【数学I】例題3.3.30:2次方程式が実数解をもつ条件4(One More)
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問題の解答

【数学I】問題3.3.30:2次方程式が実数解をもつ条件4の解答
検索用コード(LaTeX)
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% 例題I3.3.30:2次方程式が実数解をもつ条件4(One More)★★★
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2つの2次方程式$x^2-2ax+a+2=0,x^2+ax+a^2+3a=0$について,次の条件を満たすような定数$a$の値の範囲を求めよ.

(1) 2つの方程式がともに実数解をもつ.

(2) 2つの方程式の少なくとも一方が実数解をもつ.

(3) 2つの方程式どちらか一方のみが実数解をもつ.

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% 例題I3.3.30の解答(One More)★★★
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2次方程式$x^2-2ax+a+2=0$の判別式を$D_1$とすると,

\[
\frac{D_1}{4}=(-a)^2-1\cdot(a+2)=a^2-a-2=(a+1)(a-2)
\]

2次方程式$x^2+ax+a^2+3a=0$の判別式を$D_2$とすると,

\[
D_2=a^2-4\cdot 1\cdot(a^2+3a)=-3a^2-12a=-3a(a+4)
\]

(1) 2つの方程式がともに実数解をもつのは,$D_1\geqq 0$かつ$D_2\geqq 0$のときである.

$D_1\geqq 0$であるから,$(a+1)(a-2)\geqq 0$

したがって,$a\leqq-1,2\leqq a\cdots(\mathrm{i})$

$D_2\geqq 0$であるから,$-3a(a+4)\geqq 0$

ゆえに,$-4\leqq a\leqq 0\cdots(\mathrm{ii})$

よって,(i)と(ii)の共通範囲を求めると,$-4\leqq a\leqq-1$

(2) 2つの方程式の少なくとも一方が実数解をもつのは,$D_1\geqq 0$または$D_2\geqq 0$のときである.

(i),(ii)より,$a\leqq 0,2\leqq a$

(3) 2つの方程式のどちらか一方のみが実数解をもつのは,$D_1\geqq 0,D_2\geqq 0$の一方のみが成り立つことである.

(i)と(ii)の一方のみが成り立つ$a$の値の範囲を求めると,$a<-4,-1<a\leqq 0,2\leqq a$

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% 問題I3.3.30:2次方程式が実数解をもつ条件4(One More)★★★
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2つの2次方程式$x^2-6x+a^2=0,x^2-2(a-1)x-a^2-10a+1=0$について,次の条件を満たすような定数$a$の値の範囲を求めよ.

(1) 2つの方程式がともに実数解をもつ.

(2) 2つの方程式の少なくとも一方が実数解をもつ.

(3) 2つの方程式のどちらか一方のみが実数解をもつ.

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% 問題I3.3.30の解答(One More)★★★
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2次方程式$x^2-6x+a^2=0$の判別式を$D_1$とすると,

\[
\frac{D_1}{4}=(-3)^2-1\cdot a^2=9-a^2=-(a+3)(a-3)
\]

2次方程式$x^2-2(a-1)x-a^2-10a+1=0$の判別式を$D_2$とすると,

\[
\frac{D_2}{4}=\{-(a-1)\}^2-1\cdot(-a^2-10a+1)=2a^2+8a=2a(a+4)
\]

(1) 2つの方程式がともに実数解をもつのは,$D_1\geqq 0$かつ$D_2\geqq 0$のときである.

$D_1\geqq 0$であるから,$-(a+3)(a-3)\geqq 0$

したがって,$-3\leqq a\leqq 3\cdots(\mathrm{i})$

$D_2\geqq 0$であるから,$2a(a+4)\geqq 0$

ゆえに,$a\leqq-4,0\leqq a\cdots(\mathrm{ii})$

よって,(i)と(ii)の共通範囲を求めると,$0\leqq a\leqq 3$

(2) 2つの方程式の少なくとも一方が実数解をもつのは,$D_1\geqq 0$または$D_2\geqq 0$のときである.

(i),(ii)より,$a\leqq-4,-3\leqq a$

(3) 2つの方程式のどちらか一方のみが実数解をもつのは,$D_1\geqq 0,D_2\geqq 0$の一方のみが成り立つことである.

(i)と(ii)の一方のみが成り立つ$a$の値の範囲を求めると,$a\leqq-4,-3\leqq a<0,3<a$

動的教材(例題3.3.30)

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