まずk-1で場合分けする理由ですが、x^2の項の係数が0だった場合、左辺の式が二次関数にならないためこの不等式を1次不等式で考えるか2次不等式で考えるか決めるために場合分けします。
ここから二次関数である時を考えます
次にこの不等式がすべての実数xについて成り立つためには、左側の式をf(x)とおけば、関数y=f(x)が常にx軸の下側になければなりません。
そのためにはまずこの二次関数が下に凸である必要があります。なのでx^2の係数<0なのです。
そしてさらにx軸と交わってはいけないので、判別式を使うのです。
わからなかったらもう一度きいてください!