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Mathematics Senior High

なんで2次の項が、正か負か0かという場合分けをしていないんですか?

18 2次不等式 すべての』について… 次のの不等式の解がすべての実数となるような, 定数mの値の範囲を求めよ. (m+1)m²+2mx+m-1<0 グラフを活用する 解の配置と同様に, グラフを活用しよう. (東北福祉大, 改題) 「2次関数f(x)=ax+bx+c (a40) がすべての実験に対してf(x) <0を満たす」...(*) ということをy=f(x) のグラフを利用してとらえると,D co (*) 「放物線y=f(x) がx軸 (直線y=0)の下側にある」 ⇔「放物線y=f(x) が上に凸で,かつェ軸と共有点をもたない」 ⇔「2の係数α < 0, かつ、f(x)=0の判別式D<0」 2012 (20) になる。 なお, a=0のときは,f(x)=bx+c (直線) であり,このときつねに ②P-Q(1) f(x)<0となる条件は,傾きが0で切片が負であること、つまり Q(2) > a<0,D<0 yo yetin) /v=f(x) 3 ② 0 エ C 共上 y=f(x) (aco Do 「 b = 0 かつc <0」 TJ である. (f(x)が負の値を取る定数関数であることが条件 AU 解答 1767) くて m=-1のとき,f(x)=-2x2となり不適である. D<0 (0) Do (20) 20 Paffx) = (m+1)mx2+2mz+m-1とおく. ②①=0のとき, f (x)=-1となり適する。 .m≠-1,m=0 のとき, つねに f (x) <0となる条件は, (m+1)<0かつ 2次方程式f (x) =0の判別式D<0 が成り立つことである. (m+1)<0により,-1<m<0. D/4=m²-(m+1)m(m-1)=m{m-(m+1)(m-1)}<0 ①により,m-(m+1) (m-1)>0 m²-m-1<0 よって, 1-√5 2 1+√5 1-√5 <m< であり, ①とから, <m<0 2 2 以上により求める範囲は, 1-√√5 2. <m≤0 ①10:0 ico 注 「f(x)=ax2+bx+c (a≠0) がつねに正」 ⇔「a>0,かつ, f(x) =0の判別式D<0」 注 関数f(x) が最大値をとるとき, ○ 「f(x)がつねにf(x) <0」 「f(x)の最大値<0」 ・① である。この考え方で, f (x) =ax2+bx+c (a≠0) がつねに負となる条件 を求めてみよう。 まず, a<0でなければならず,このとき, f(x)=a (x+2)² - b262-4ac b2-ac の最大値は 4a -4a であるから, 最大値 <0b2-4ac<0 (∵ よって,その条件は, a <0 かつb2-4ac <0 4a>0) 「すべてのェに対してf(x) O とはならない。 M+1 70 mico グラフが上に凸 1-√√5 1+√5 <0< 2 2 y=f(x) T a>0,D<0 D=b4ac であるから, 前文の 条件と同じ 18 演習題(解答は p.62) すべての実数 +1≧0が成り立つような に対してー2(α-1)ry+y2+(a-2)y αの範囲を求めよ. (阪南大) thle まず1文字を固定し,別 の1文字だけを動かす ぱぱっと ①1対 51

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2次の係数の場合分けについて! m>0,m=0,m<0で場合わけして、両辺をmで割ることで、直線の形を分離できないかな?と思いました。 しかし、m>0のときmで割ると、1/mが出てきたため、 この解き方じゃうまくできないと思いました。 みなさんは問題文を読んだ時、どんな... Read More

18 2次不等式 すべての』について… 次のの不等式の解がすべての実数となるような, 定数の値の範囲を求めよ. (m+1) mx²+2mx+m-1<0 (東北福祉大, 改題) グラフを活用する 解の配置と同様に, グラフを活用しよう. 「2次関数f(x)=ax2+bx+c (α0) がすべての実数ェに対してf(x) <0 を満たす」… (*) ということをy=f(x) のグラフを利用してとらえると, (*) 「放物線y=f(x) がx軸 (直線y=0)の下側にある」 ⇔「放物線y=f(x) が上に凸で,かつェ軸と共有点をもたない」 a<0,D<0 ⇔ α < 0, かつ, f (x)=0 の判別式D<0」 「2の係数 となる. /y=f(x) H なお, a=0のときは, f(x) =bx+c (直線)であり,このときつねに f(x) <0となる条件は,傾きが0で切片が負であること,つまり 「 b = 0 かつc<0」 である. (f(x)が負の値を取る定数関数であることが条件) 「解答量 f(x) = (m+1)mx²+2mx+m-1 とおく. m=-1のとき, f (x)=-2x-2となり不適である. ・m=0のとき,f(x) =-1となり適する. .m≠-1,m≠0のとき, つねに f (x) <0となる条件は, 0 H y=f(x) 「すべてのェに対してf(x) <0」 とはならない. う (m+1)<0かつ, 2次方程式f(x)=0の判別式D<0 グラフが上に凸 が成り立つことである. (m+1)m <0により, -1<m<0 D/4=m²-(m+1)m(m-1)=m{m-(m+1)(m-1)}<0 ①により, m-m+1) (m-1)>0 ① ..m²-m-1<0 1-√√5 1+√5 1-√5 よって, <m< であり, ①とから, <m<0 2 2 2 2-11-15 1+√5 <0< 2 以上により, 求める範囲は, 1-√√5 21 <m≤0 注 「f(x) =ax2+bx+c (a≠0) がつねに正」 ⇔「α>0,かつ, f(x) =0の判別式D<O」 + 注 関数 f(x) が最大値をとるとき, 「f(x) がつねにf(x) <0」 ⇔ 「f(x) の最大値<0」 である. この考え方で, f (x) =ax2+bx+c (a≠0) がつねに負となる条件 を求めてみよう. まず, 4 <0 でなければならず,このとき, a>0, D<0 y=f(x) f(x)=a(x+2)²= b²-4ac の最大値は 4a b2-4ac -4a であるから, 最大値 <0b2-4ac<0 (∵ よって, その条件は, a < 0 かつ62-4ac < 0 -44> 0) ←D=b2-4ac であるから, 前文の 条件と同じ. 18 演習題 (解答は p.62) そう1回 ぱぱっと すべての実数x,yに対して2-2 (α-1)xy+y2+(a-2)y +1≧0が成り立つような の範囲を求めよ. (阪南大) まず1文字を固定し, 別 の1文字だけを動かす. 51

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比例式 、サイクリックな式の本質は、 軌跡領域の逆像法でパラメータの存在条件を考える時と同じですか?

11 比例式, サイクリックな式 xy+yz+zx (ア) x+4y y+4z z+8エ 3 をみたす正の実数x, y, z について, 2+12+22 6 4 (椙山女学園大) である. I (イ) y Z y+z 2+1 このとき,この式の値は,x+y+z=0のとき x+y x+y+z=0 の (麻布大獣医) とき である. 比例式はとおく 条件式が ==形(ry:z=a:b:cを意味する比例式)で与えら abc れたときには、この分数式の値をkとおくのが定石で、こうすると計算にのせやすい。 サイクリックな式 (イ)の式の値をとおくと,r=k(y+z) などとなる.ここで, x,y,zをそれぞれy,z, xに入れ替えていくと, x=k(y+z) ⑦ y=k(z+x) ⇒ z=k(rty)..・・・・ウ となり,もう1回やると⑦⑦になる. このように,文字がグルグル回る, ア~⑦を サイクリックな式を言うが、この3式を辺ごとに加えると対称式になり,扱い易くなる. 解答 (ア) x+4y y+4z 2+8x 3 =k (k>0) とおくと, x, y, zが正により, k>0 6 4 x+4y=3k ①y+4z=6k... ②, z+8x=4k...... ③ ①によりェ=3k-4y で, これと③から z = 4k-8=32y-20k これを②に代入して, y+4(32y-20k)=6k 等式の条件は,文字を消去するの が原則 86 2 129 3 y= -k= ==k, I=3k-- 4 -k, z=4k- -k= -k 3 3 E そのままk=31 (1>0) とおいて,r=l, y=21,z=4l 大変 1-21+21-41+41.1 _2+8+4 14 2 よって, 求値式= = 2+(21)+(41) 2 1+4+16 21 23 I (イ) y 2 =k...... ① とおくと, y+z z+x x+y x=k(y+z) +42-6 2+8x-4f 1 k>o ②,y=k (z+x)...... ③, z=k(x+y)......④ ②+③ + ④により,x+y+z=2k(x+y+z) 1°x+y+z≠0のときは, これで割って,k= 1 2 2° x+y+z=0 のとき, y+z=-xとなり,①によりk=-1 注1°のとき,②③によりx-y=1/2 (y-x)となるから,r=y よって①とから,r=y=z となる. ←前文参照. 11 演習題 (解答は p.28) y+4(223-200 36 b+c c+a a+b b+c とする.このとき、 の値は (1) であり,a+b+c=0 a b C a a+b+c+6abc のときの の値を求めると (2) である. (福岡大) (b+c)a 後半は1文字消去すれば 解決する。

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多項式の割り算の(ア)を解いてみて、 手書きの解答でいうところの ③を使って解くと剰余の定理を使ってもあまりが出ません。 しかし④を使うと値が出ます。 私は計算し終わるまで気づけませんでしたが、 どこで気づいて④を使う解き方をすると判断すればよかったんでしょうか?

6 多項式の割り算/2つの余りの条件 (ア) 整式f(x)は1で割ると余りが3である。また,f(x)を 4+5である。このとき,f(x)をュー1で割ったときの余りを求めよ (イ) 整式(x)を4x+3で割ったときの余りは+1であり、 +1で割ると余りが (関西大 総合情報) 3+2で割ったときの余 りは3-1である。「f(x)を6ェ”+11エー6で割ったときの余りを求めよ。 2つ目の条件の反映させ方 (秋田大 医) (ア)のように、2つの余りの条件がある場合,それらの割る式を掛け合 わせた式で割ったときの余りを求めることが多い。 (ア)を例にして説明しよう。 一方の余りの条件(割 る式の次数の高い方: いまは+x+1) の商をA(x) とおくと, f(x)=(x+1)A (g) +4x+5... と表せる。いま、f(x)を1=(x-1)(x+x+1)で 割った余りを求めたい。そこで,-1が現れるように,A(x)をェー1で割ることを考える.A(ェ)を ェー1で割った商をB(x), 余りをrとして,A(z)=(x-1)(x)+rとおきに代入する。この式 に対して,もう一方の余りの条件を反映させてを求めれば,-1で割った余りが分かる。 解答 (ア) f(x) = (x²+x+1)A(x)+4x+5 スートを開けん (3)f()=(x-1)Q(+3 (1)Q(+12+ A):151-1)Q3(2)+C ←前文参照。 ↓ A(x)=(x-1)B(x) +r と表せるから,f(x)=(x'+x+1){(x-1)B(x)+r}+4r+5 =(-1)(x)+r(エ2+x+1)+4x+5 ・・① f(x) をェ-1で割ると余りが3であるから, 剰余の定理により,f(1) 3 ①に=1 を代入して,f(1)=3+9 .. 3ヶ+9=3 :.r=-2 したがって, ① により, 求める余りは, Q)=(Amith Q2(2)=(2-1)B(42 f(x) をx-1で割った余りは2 次以下になるが, ①により. f(x) をー1で割った余りが (x'+x+1)+4 +5であるこ とが分かる. あとはを求めれ ばよい。 -2(x2+x+1)+4+5=-2x'+2x+3 (イ)-4x+3=(x-1)(x-3), 2-3x+2=(x-1)(x-2), x³-6x²+11x-6-(x-1) (r2-5x+6)=(x-1)(x-2) (x-3) であることに注意する. f(x) を4x+3で割った余りが+1である。商を A(x) とおくと,f(x)=(-1)(x-3)A(エ)+1 ここで,A(z)=(x-2)B(エ)+rと表せ,これを①に代入して f(x)=(x-1)(x-3){(x-2)B(x)+r}+x+1 一方, f(x) を2-3+2で割った余りが3x-1であるから, f(x) = (x-1)(x-2) Q (エ)+3r-1 と表せる。式に2を代入して,f(2)=5.②にx=2を代入して, ..-r+3=5 f(2) =-r+3 ..r=-2 ②から,f(x)=(x-1)(2)(3)B (ェ)-2(-1)(x-3)+1 wwwwwwwwwwwwwwwwwww したがって、求める余りは, =-2x2+9x-5 06 演習題(解答は p.26) -6211-6にェ=1を代入 すると0になるから, 因数定理に よりェー1で割り切れる (次章の 4 を参照). A (x) をェー2で割った商が B(x), 余りが (1次式で割った から,余りは定数). rを求めるには,②でB(ェ) が消 えてが残るェ=2に着目。 (1)f(x)=(2-3)Q(13 f=(2-2)(1)(2)+320-1 f=(23622-112-6)Q)(2) (1)(2)(3) Q1(2)(x-2) Ath Q2(x)=(7-3)B()+12 (ア) 整式P(x) を (エー)”で割ると1余り、エー2で割ると2余る。このとき,P(エ) (1)(2)で割ったときの余りR(x) を求めなさい。 (兵庫県立大・社会情報-中) (イ)整式Aを2で割ると余りが+3+1でありー4で割ると余りが +1である。このときを ++4で割ると余りはである。 (イ)の前半は, 03 の演 +2で割ると余りはであり,Aを (南山大 数理情報 ) 題(イ)と同様である。 13

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(2)で「-1/√3<m<1/√3」からXの範囲を求めるとき、 解答のようにではなくて、三枚目のように考えてしまいました。 これでうまく求められないから、 解答のようにYの範囲を求めて図を描くことで、Xの範囲を求めよう! っていう思考回路ですか?

偶数の関係を使った ④よりm=1/2で⑤に代入しY=1/2x2-2x ③ ④ により,X < 0 または 8 < X 2 X,Yをx, y に書き換え, 求めるMの軌跡は よって, X=2m……… ④ であり,Mは①上にあるから,Y=mX-4m...⑤ X D=m²-4m>0 .. <0 または 4<m (3)P,Qの座標をα,βとし,M(X, Y) とおくと,x=α+B αβは②の2解であるから,解と係数の関係により,a+β=4m 2 ③ これから軌跡の限界が出てく P,Qの座標をm で表す必要 このようなときは具体 急がず、とりあえず文字でお ⑤ではなく. 34 y=14x²-2x Y= 16 y= x²-2x (x<08<x) であり,右図太線である (○を除く) 8 I 1-1/2 (+) (a+B)-2a8 8 =2m²-4m と ④ からYをXで表しても たことはないが(本間の場 ⑤ (直線上にあること)に着 るのがうまい。 補助に考える。 円が を通るときは別に調 く。 12 演習題 ( 解答は p.104) 円(x-2)2+y2=1と直線y=mzが異なる2点P, Qで交っているとき, (1)の値の範囲を求めよ. (2) 線分 PQ の中点Mが描く軌跡を求め, それを図示せよ (軌跡に端点がある場合は その座標を明示せよ). (群馬大理工,情/改題) Mが直線上にある をうまく使う、なお 形的に解くことも る.

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(ア)で合成をしないのは、 √5が出てきてもありがたいことがないからですか? √5になる角度なんて求めるのしんどいからですか?

●11 三角方程式・不等式 (ア) 2cos-sin0=1であるとき, cose, sin 0 の組を求めよ. (兵庫医療大・リハビリ, 改題) (イ) のとき, sin≧cos0 をみたすの範囲は [ である. 0 √√6 (ウ) 0°6<180° のとき, 2cos2 +sin 0- -1≧0 を解け. 2 2 (エ) sin0+ sin20+ sin30>0を0≦0<2の範囲で解け. (芝浦工大) (福岡大,商) (信州大・繊維) cos'0+sin20=1の利用 この基本関係式を用いて, cose と sin0の入った式を cose か sin0のど ちらか一方だけの式にそろえるのが基本の手法である. 単位円を利用 三角関数の方程式・不等式を解く際 にも単位円を活用しよう. 図 1 YA 図 2 12 点P (cose, sin0) は図1のような点を表す. よって 例えば「0≦02 のとき, sin≧1/2を解け」なら, P は図2の太線部にある (sin0はPのy座標だから, y1/2の範囲にある)ことから,T/6≦05/6 となる. また,次の前文 (1番目と2番目) も参照. 0 O 48 +56 12 y=1/ QA 6 HY 角をそろえる (ウ) のように 0/2 と 0 が混在するときは, 0にそろえよう。 合成の活用 例えば sin+cose は変数が2か所にあるが,合成すると1か所になる効果がある。 積の形に直す 多項式の方程式・不等式を解く際の基本は因数分解である. 三角方程式・不等式を 解くときも同様に,積>0 などの形にしよう. (エ)では,2倍角 3倍角の公式を利用すればよい。

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⑵の最初の1行について質問です。 「問題のときf(1)≧0が成り立つ」は分かりますが、「だから①の条件のもとで考える」は分かりません。 x=1の場合のaの範囲をx≧1の場合に使えるのがピンときません。 もしかして、x≧1の場合のaの範囲は、少なくともx=1の場合のaの範囲に... Read More

11 不等式への応用 αを定数とする3次関数 f(x)=x-3(a+2)x2+9(2a+1)x-242-24a+1 がある.このとき, 次の問いに答えよ. (1) f(1)≧0となるαの範囲を求めよ. (2)1であるすべてのェについてf(x) ≧0となるαの範囲を求めよ. (関西大 総合情報) 常にん(x)≧0となる条件 f(x)≧g(z)を示すには,まず左辺に集めて,f(z)-g(エ) ≧0とする。 そののち,h(x)=f(x) -g (z) とおいて, h(x)≧0を示すことを目標にする.さらにここで, h(x)≧0 [h(x)の最小値] ≧0 という言い換えを用いる.これは,h(x)の最小値をとすれば,h(x)≧m≧0となるからである。 なお,h(x)が最小値を持たないときでも,h(x)>m^≧0となるようなm' を探せばよい(注)。 解答言 (1) f(1)=1-3(a+2)+9(2a+1)-242-24a+1=-242-9a+50より, 2a²+9a-5≤0 1 -5≤as (2a-1)(a+5)≤0 (2) 問題 (1) ≧0は成り立つので、①の条件のもとで考える. f'(x)=32-6(a+2)x+9(2a+1)=3{z2-2(a+2)x+3(2a+1)} =3(x-3){z-(2a+1)} ← 2a2+9a-5 ✓ ①のもとで,2a+1 <3だから, y=f(x) のグラフ は右図のようになる. f(x) は, x≧1の範囲で, x=1 かx=3のとき最小値をとる. y=f(x)| f (1) ≧0 かつ (3)≧0 となるαを求めればよいが,①のもとで考えている @X ので,f(1) ≧0は成り立ち, f (3) ≧ 0 のみを考えれば よい. 2a2-3a-1 2a+1 3 f(3) =27-27(a+2)+27(2a+1)-22-24a+1=-2a2+3a+1≧0より 2a2-3a-1≦0 .. 3-√17 4 ·≤as. 3+√17 4 3-√17 これと①より, 4 →注もしも上の関数で 「①のもとで, x>3であるすべてのæについて f(x)>0 となるαの範囲を求めよ」 という設問であれば,x>3で, f(x) >f (3) が成立するので, f (3) ≧0が条件となる. ただし, x>3では, の値をx=3に取ることができないので, f (3) は最小値ではない. このf (3) が前文のm' の例になっている. a 242-34-1=0を解くと 3±√32+4・2 3/17 a= 2-2 4 x>3のとき,f(x)>f(3) 20 (条件は, f (3) > 0 ではなく, f(3) ≧0であることに注意)

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