10.2次方程式の解の配置
1.全実数で成り立つ2次不等式
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<判別式と二次関数の正負>
下に凸なとき、判別式Dが負であることと、
2次関数が正(x軸の上にある)は同値
下に凸なとき、判別式Dが0以下であることと、
2次関数が0以上(x軸以上)は同値
上に凸なとき、判別式Dが負であることと、
2次関数が負(x軸の下にある)は同値
上に凸なとき、判別式Dが0以下であることと、
2次関数が0以下(x軸以下)は同値
(例)
「すべての実数xについて、f(x)=mx2+6x+2m-3>0が成り立つときのmの範囲」は?
m>0とD=36-8m2+12m=-4(2m2-3m-9)=-4(2m+3)(m-3)<0が両方成り立つから、m>3
★判別式の値に目をつけよう
2.解の正負
<異なる2解>
ともに正
判別式Dが正、y切片が正、軸のxが正。
ともに負
判別式Dが正、y切片が正、軸のxが負。
正と負
判別式Dが正、y切片が負。
2解p,qと0,1,2が0,p,1,q,2の順に並ぶ
f(0),f(1),f(2)の順に正、負、正となる。
(中間値の定理からfの正負の変化の途中で1回は交わるから。)
(例)
「f(x)=x2-ax-a+8=0が異なる2つの正の解をもつaの範囲は」?
D=a2+4a-32>0とf(0)=-a+8>0と軸のx=a/2>0がすべて成り立つから、aは4と8の間。
(例)
「f(x)=x2-ax-a+8=0が異なる2つの解をもつときx軸を切り取る線分の長さ」は?
D=a2+4a-32>0とするとき、小さい解はα=(a-√D)/2,大きい解はβ=(a+√D)/2。
だから、その距離は√D/2+√D/2=√D=|βーα|