2次関数y=x^2+(k-2)x+k^2のグラフがある。
(1)このグラフの頂点が第1象限内にあるときのkの値の範囲を求めよ。
(2)このグラフがx軸および直線y=2x-5と接するときのkの値を
求めよ。
(3)このグラフが2点A,Bでx軸と交わるとき、線分ABの長さが
2以上となる場合のkの値の範囲を求めよ。
★希望★ヒント希望★
2次関数y=x^2+(k-2)x+k^2のグラフがある。
(1)このグラフの頂点が第1象限内にあるときのkの値の範囲を求めよ。
(2)このグラフがx軸および直線y=2x-5と接するときのkの値を
求めよ。
(3)このグラフが2点A,Bでx軸と交わるとき、線分ABの長さが
2以上となる場合のkの値の範囲を求めよ。
★希望★ヒント希望★
ヒント希望とのことですので
(1)
頂点が第1象限ならば
頂点の
x座標≧0かつy座標≧0
(2)
x軸に接するから
x^2+(k-2)x+k^2=0は重解をもつ
ならば、判別式=0
y=2x-5に接するから
x^2+(k-2)x+k^2=2x-5も重解をもつ
やっぱり、判別式=0
この2つの判別式=0を同時に満たすkが分かればよい。
(3)
x^2+(k-2)x+k^2=0
の2つの解は、x軸との交点のx座標
2つの解をα、βとすると
|α-β|≧2
※
(α<βとしてβ-α≧2としても一般性は失わないでしょう)
両辺を平方して
α+βとαβの対象式に持ち込む
あとは、解と係数の関係です。
(1) 頂点の座標を k を用いた式で書き表します。
その座標を仮に (p,q) とおくと,
「頂点が第1象限にある」ことは
「p>0 かつ q>0 が成り立つ」ことと
言い換えられるので,このふたつの不等式を同時に
みたす k の範囲を決めればよいことになります。
(2) まず「x 軸と接する」ことは,グラフの頂点が
x 軸上にあることと同じなので,(1) で求めた
y 座標を 0 にするような k の値を求めます。
「直線 y=2x-5 と接する」ということは,
y=\(x^{2}\)+(k-2)x+\(k^{2}\) と y=2x-5 という連立方程式を
みたす解が一つしかないということですので,
y を消去して得られる x の2次方程式が重解をもつような k の値を,
判別式を用いて調べます。
「x 軸と接する」条件から出てきた k の値と
「直線 y=2x-5 と接する」条件から出てきた k の値で,共通するものが
答えになります。
(3) まず大前提として x 軸との交点がふたつ必ず
あるような k の範囲を調べておきます。
次に x 軸とふたつの交点をもつとして,その
x 座標を a, b としておきます。
線分 AB の長さは |a-b| で与えられるので,
|a-b|≧2 となる k の範囲を求めます。
このままでは扱いにくいので,
両辺を2乗して (a-b\()^{2}\)≧4 と書き直します。
a, b は方程式 0=\(x^{2}\)+(k-2)x+\(k^{2}\) の2解なので,
解と係数の関係より a+b=-(k-2),ab=\(k^{2}\) です。
そして (a-b\()^{2}\)=(a+b\()^{2}\)-4ab なので
AB≧2 という条件を k のみで表すことができます。
その不等式をみたす k の範囲と,
最初に調べた「グラフが x 軸とふたつの
交点をもつような k の範囲」との共通部分が答えです。