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【数学I】例題3.3.34:2つの放物線の大小関係1(One More)★★★★

【数学I】例題3.3.34:2つの放物線の大小関係1(One More)
【数学I】例題3.3.34:2つの放物線の大小関係1の例題ページ
問題の解答

【数学I】問題3.3.34:2つの放物線の大小関係1の解答
検索用コード(LaTeX)
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% 例題I3.3.34:2つの放物線の大小関係1(One More)★★★★
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2つの2次関数$f(x)=x^2+2ax+9,g(x)=-x^2+6ax-9$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) すべての実数$x$に対して$f(x)>g(x)$

(2) ある実数$x$に対して$f(x)<g(x)$

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% 例題I3.3.34の解答(One More)★★★★
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$F(x)=f(x)-g(x)$とすると,

\[
F(x)=2x^2-4ax+18=2(x-a)^2-2a^2+18
\]

(1) すべての実数$x$に対して$f(x)>g(x)$が成り立つ条件は,すべての実数$x$に対して$F(x)>0$,すなわち,$(F(x)$の最小値$)>0$が成り立つことと同じである.

$F(x)$は$x=a$で最小値$-2a^2+18$をとるから,$-2a^2+18>0$

したがって,$(a+3)(a-3)<0$

よって,$-3<a<3$

(2) ある実数$x$に対して$f(x)<g(x)$が成り立つ条件は,ある実数$x$に対して$F(x)<0$,すなわち,$(F(x)$の最小値$)<0$が成り立つことと同じである.

したがって,$-2a^2+18<0$

ゆえに,$(a+3)(a-3)>0$

よって,$a<-3,3<a$

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% 問題I3.3.34:2つの放物線の大小関係1(One More)★★★★
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2つの2次関数$f(x)=x^2+3ax+20,g(x)=-x^2+7ax-15$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) すべての実数$x$に対して$f(x)>g(x)$

(2) ある実数$x$に対して$f(x)<g(x)$

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% 問題I3.3.34の解答(One More)★★★★
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$F(x)=f(x)-g(x)$とすると,

\[
F(x)=2x^2-4ax+35=2(x-a)^2-2a^2+35
\]

(1) すべての実数$x$に対して$f(x)>g(x)$が成り立つ条件は,すべての実数$x$に対して$F(x)>0$,すなわち,$(F(x)$の最小値$)>0$が成り立つことと同じである.

$F(x)$は$x=a$で最小値$-2a^2+35$をとるから,$-2a^2+35>0$

したがって,$a^2<\frac{35}{2}$

よって,$-\frac{\sqrt{70}}{2}<a<\frac{\sqrt{70}}{2}$

(2) ある実数$x$に対して$f(x)<g(x)$が成り立つ条件は,ある実数$x$に対して$F(x)<0$,すなわち,$(F(x)$の最小値$)<0$が成り立つことと同じである.

したがって,$-2a^2+35<0$

ゆえに,$a^2>\frac{35}{2}$

よって,$a<-\frac{\sqrt{70}}{2},\frac{\sqrt{70}}{2}<a$

動的教材(例題3.3.34)

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