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【数学I】例題3.3.11:x軸から切り取る線分の長さ(One More)★★

【数学I】例題3.3.11:x軸から切り取る線分の長さ(One More)
【数学I】例題3.3.11:x軸から切り取る線分の長さの例題ページ
問題の解答

【数学I】問題3.3.11:x軸から切り取る線分の長さの解答
検索用コード(LaTeX)
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% 例題I3.3.11:$x$軸から切り取る線分の長さ(One More)★★
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(1) 2次関数$y=-3x^2-5x+5$のグラフが$x$軸から切り取る線分の長さを求めよ.

(2) 放物線$y=x^2+2x+2k$が$x$軸から切り取る線分の長さが4であるとき,定数$k$の値を求めよ.

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% 例題I3.3.11の解答(One More)★★
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(1) $-3x^2-5x+5=0$とすると,$3x^2+5x-5=0$

したがって,$x=\frac{-5\pm\sqrt{5^2-4\cdot 3\cdot(-5)}}{2\cdot 3}=\frac{-5\pm\sqrt{25+60}}{6}=\frac{-5\pm\sqrt{85}}{6}$

よって,放物線が$x$軸から切り取る線分の長さは,

\[
\frac{-5+\sqrt{85}}{6}-\frac{-5-\sqrt{85}}{6}=\frac{\sqrt{85}}{3}
\]

(2) $x^2+2x+2k=0\cdots(\mathrm{i})$とする.この2次方程式の判別式を$D$とすると,

\[
\frac{D}{4}=1^2-1\cdot 2k=1-2k
\]

グラフが$x$軸と異なる2点で交わるから,$D>0$

したがって,$1-2k>0$より,$k<\frac{1}{2}\cdots(\mathrm{ii})$

このとき,2次方程式(i)を解くと,$x=-1\pm\sqrt{1-2k}$

切り取る線分の長さが4であるから,

\[
(-1+\sqrt{1-2k})-(-1-\sqrt{1-2k})=4
\]

ゆえに,$\sqrt{1-2k}=2$

したがって,$1-2k=4$

これより,$k=-\frac{3}{2}$

これは,(ii)を満たす.

よって,$k=-\frac{3}{2}$

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% 問題I3.3.11:$x$軸から切り取る線分の長さ(One More)★★
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(1) 2次関数$y=-2x^2+3x+4$のグラフが$x$軸から切り取る線分の長さを求めよ.

(2) 放物線$y=-x^2+4x+2k$が$x$軸から切り取る線分の長さが6であるとき,定数$k$の値を求めよ.

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% 問題I3.3.11の解答(One More)★★
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(1) $-2x^2+3x+4=0$とすると,$2x^2-3x-4=0$

したがって,$x=\frac{3\pm\sqrt{(-3)^2-4\cdot 2\cdot(-4)}}{2\cdot 2}=\frac{3\pm\sqrt{9+32}}{4}=\frac{3\pm\sqrt{41}}{4}$

よって,放物線が$x$軸から切り取る線分の長さは,

\[
\frac{3+\sqrt{41}}{4}-\frac{3-\sqrt{41}}{4}=\frac{\sqrt{41}}{2}
\]

(2) $-x^2+4x+2k=0$とすると,$x^2-4x-2k=0\cdots(\mathrm{i})$

この2次方程式の判別式を$D$とすると,

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

グラフが$x$軸と異なる2点で交わるから,$D>0$

したがって,$4+2k>0$より,$k>-2\cdots(\mathrm{ii})$

このとき,2次方程式(i)を解くと,

\[
x=2\pm\sqrt{4+2k}
\]

切り取る線分の長さが6であるから,

\[
(2+\sqrt{4+2k})-(2-\sqrt{4+2k})=6
\]

ゆえに,$2\sqrt{4+2k}=6$

したがって,$4+2k=9$

これより,$k=\frac{5}{2}$

この値は,(ii)を満たす.

よって,求める定数$k$の値は,$\frac{5}{2}$

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