質問<2434>
「「二次方程式」」
日付 2005/7/1
質問者 けい


(1)
二次方程式\(x^{2}\)+2ax+2a^+2a-3=0が実数解α、βをもつとき、
α^2+αβ+β^2の最大値と最小値を求めよ。ただし、αは実数の定数とする。
(2)
二次方程式\(x^{2}\)+(k+a)x+\(k^{2}\)+a=0がどんな実数kに対しても実数解をもたない
ような実数aの値の範囲を求めよ。
(3)
二つの二次方程式\(x^{2}\)-2ax+4=0と\(x^{2}\)-2ax+3a+4=0について、
少なくとも一方の方程式が虚数解をもつように、実数の定数aの範囲を求めよ。
(4)
二次方程式\(x^{2}\)-x+4=0の二つの解をα、βとするとき、
α^2+β、α+β^2を解とする二次方程式を求めよ。

★希望★完全解答★

お便り
日付 2005/7/3
回答者 sirius


(1)
\(x^{2}\)+2ax+2a^+2a-3=0 ←2a^を2\(a^{2}\) と解釈しました。

与式は実数解を持つので
判別式をDとすると
D/4=-\(a^{2}\)-2a+3≧0

∴-3≦a≦1 ①

解と係数の関係より
-2a=α+β ・・・②
2\(a^{2}\)+2a-3=αβ ・・・③

α^2+αβ+β^2=(α+β\()^{2}\)-αβ と書けて

②^2-③
=2\(a^{2}\)-2a+3
=2(a-\(\frac{1}{2}\)\()^{2}\)+\(\frac{5}{2}\)

aは①の範囲内で動くので
a=-3の時 最大値27
a=\(\frac{1}{2}\)の時 最小値\(\frac{5}{2}\) をとる ・・・答

(2)
\(x^{2}\)+(k+a)x+\(k^{2}\)+a=0

与式の判別式をD1とすると、xは実数解を持たないので

D1=(k+a\()^{2}\)-4\(k^{2}\)-4a<0

整理すると
3\(k^{2}\)-2ak-\(a^{2}\)+4a>0

この式の判別式をD2とするとkも実数解を持たないので

 D2=4a(a-3)<0
⇔0<a<3 ・・・答

(3)
二つの二次方程式\(x^{2}\)-2ax+4=0と\(x^{2}\)-2ax+3a+4=0について、
少なくとも一方の方程式が虚数解をもつ実数の定数aの範囲を出すためには、
どちらも実数解を持つ場合の逆を考えればよい(背理法)

どちらも実数解を持つとき
それぞれの式の判別式をD1、D2とすると

 D\(\frac{1}{4}\)=\(a^{2}\)-4≧0
⇔a≦-2、2≦a

 D\(\frac{2}{4}\)=\(a^{2}\)-3a-4≧0
⇔a≦-1、4≦a

それぞれの共通部分を考えて
a≦-2、4≦a

これの逆の範囲は
-2<a<4 ・・・答

(4)
\(x^{2}\)-x+4=0

解と係数の関係より
α+β=1 ・・・①
αβ=4  ・・・②

α^2+β、α+β^2を解とする二次方程式は、解と係数の関係より

\(x^{2}\)-(α^2+β^2+α+β)x+α^3+β^3+α^2β^2+αβ=0

\(x^{2}\)-(①^2-2×②+①)+①^3-3×①×②+②^2+②=0

⇔\(x^{2}\)+6x+9=0 ・・・答

お便り
日付 2005/7/3
回答者 wakky


基本問題ですねぇ
どんな参考書にも出ていると思います。
(1)
まず、異なる2つの実数解を持つのだから
判別式>0
これで、aのとりうる範囲が分かります。
-3<a<1かな?
この範囲で
解と係数の関係から
α+β=-2a、αβ=2a^2+2a-3
α^2+αβ+β^2=(α+β\()^{2}\)-αβ=aに関する二次式
の最大・最小を求める事になります。
(2)
まず判別式<0
判別式=-3k^2+a^2-2a<0となるかな?
どんな実数kに対しても-3k^2≦0だから
kの値にかかわらず判別式<0となるためには
a^2-2a<0
(3)
少なくとも一方が虚数解をもつ・・・とは・・・
「両方とも実数解を持つ」という命題の否定
(4)
解と係数の関係から
α+β=1、αβ=4
ならば
(α^2+β)+(α+β^2)=?
(α^2+β)(α+β^2)=?