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。
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。
問1
(x2+x)2+k(x2+x)+1=0
x2+x=yとおくと、
y2+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、
x2+x≧-1/4……(答)
問2
y≧-1/4のとき
y2+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)