質問<206>
「「2次方程式」」
日付 2000/1/2
質問者 masa


 kを実数とするxの方程式(x2+x)2+k(x2+x)+1=0・・・①
(1) xが実数であるとき、x2+xのとり得る値の範囲。
(2) 方程式①が実数解をもつようなkの値の範囲。

お返事(武田)
日付 2000/1/4
回答者 武田


問1
(x2+x)2+k(x2+x)+1=0
2+x=yとおくと、
2+ky+1=0
なお、
y=x2+x
 =(x2+x+1/4)-1/4
 =(x+1/2)2-1/4
頂点(-1/2,-1/4)の放物線となる。

xがすべての実数のとき、y≧-1/4となる。
したがって、
2+x≧-1/4……(答)

問2
y≧-1/4のとき
2+ky+1=0が実数解になるのは、
判別式D=k2-4≧0
∴k≦-2,2≦k

解の公式より、大きい方の解αが-1/4より大きいことが
必要だから
-k+\(\sqrt{\quad}\)(k2-4)  1
─────────≧-─
    2      4
-2k+2\(\sqrt{\quad}\)(k2-4)≧-1
2\(\sqrt{\quad}\)(k2-4)≧2k-1
(i)2≦kのとき
   2k-1≧3>0より
   2乗して
   4(k2-4)≧4k2-4k+1
   -16≧-4k+1
   4k≧17
   ∴k≧17/4
(ii)k≦-2のとき
   2k-1≦-5より
   (ア)2\(\sqrt{\quad}\)(k2-4)>5ならば
      2乗して
      4(k2-4)≧4k2-4k+1
      -16≧-4k+1
      4k≧17
      k≧17/4
      k≦-2に反するので、答とはならない。
   (イ)2\(\sqrt{\quad}\)(k2-4)≦5ならば
      2乗して
      4(k2-4)≦4k2-4k+1
      -16≦-4k+1
      4k≦17
      k≦17/4……①
      また、
      2\(\sqrt{\quad}\)(k2-4)≦5を2乗して
      4(k2-4)≦25
      4k2-16-25≦0
      4k2-41≦0
      -\(\sqrt{\quad}\)41/2≦k≦\(\sqrt{\quad}\)41/2……②
      ①と②とk≦-2より、
      ∴-\(\sqrt{\quad}\)41/2≦k≦-2
したがって、
-\(\sqrt{\quad}\)41/2≦k≦-2、17/4≦k……(答)