このページのまとめ
先に押さえておくこと
判別式の応用の要点をまとめたページです。先に答えを確認してから、解き方とつまずきやすい点を順にたどれます。
答えの要点
図と式の対応や答えの条件を、先に短く確認できます。
- テーマ: 実数解の存在条件
- ポイント: 2次関数の要点を、図と式を往復しながら確認しやすい記事です。
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問題
(1) 2次方程式 x2+2kx+k+6=0 が実数解をもつような定数 k の値の範囲を求めよ。
(2) 2次方程式 x2−4x+m=0 が重解をもつとき、定数 m の値と重解を求めよ。
解説
判別式を用いて、文字を含む2次方程式の実数解の存在条件を求める問題を解説します。
今回は判別式 D を使って、方程式のパラメータの条件を求める問題だよ。まずは判別式の基本を復習しよう。
判別式の符号で実数解の個数が分かるんでしたね。でも、今回は「実数解をもつ条件」を求めるんですか?
そう!「実数解をもつ」⇔ D≧0 という条件を使って、未知のパラメータの範囲を求めるんだ。グラフで考えると、放物線が x 軸と共有点をもつ条件だね。
判別式の符号と放物線の位置関係をグラフで確認してみましょう。
y = x^2 - 4x + 3
y = x^2 - 4x + 4
y = x^2 - 4x + 5
青の放物線は D>0(x 軸と2点で交わる)、緑は D=0(x 軸に接する)、赤は D<0(x 軸と交わらない)だよ。
それでは問題をみていきましょう。
(1) 2次方程式 x2+2kx+k+6=0 が実数解をもつような定数 k の値の範囲を求めよ。
実数解をもつ条件は D≧0 です。
x の係数が 2k(偶数の形)なので、4D を使いましょう。
4D=k2−1⋅(k+6) =k2−k−6 実数解をもつ条件は 4D≧0 なので、
k2−k−6≧0 左辺を因数分解すると、
(k−3)(k+2)≧0 その通り!2次不等式の解き方を使おう。(k−3)(k+2)≧0 だから、k≦−2 または k≧3 だね。
よって、k≦−2 または k≧3 が答えです。
(2) 2次方程式 x2−4x+m=0 が重解をもつとき、定数 m の値と重解を求めよ。
重解をもつ条件は D=0 です。
x の係数が −4(偶数)なので、4D を使います。
4D=(−2)2−1⋅m 4D=0 より 4−m=0、すなわち m=4
このとき方程式は x2−4x+4=0 となり、
(x−2)2=0 よって重解は x=2 です。
m=4 のとき、放物線 y=x2−4x+4 は x 軸にちょうど接する状態だね。グラフで確認してみよう。
頂点が x 軸上にあるので、ちょうど接しているんですね!
そうだね。重解 ⇔ D=0 ⇔ 放物線が x 軸に接する、という関係をしっかり理解しておこう。
このページのまとめ
ここでは判別式を応用して、パラメータの条件を求める問題について学習しました。
「実数解をもつ ⇒ D≧0」「重解 ⇒ D=0」という条件をパラメータについての方程式・不等式として解くのがポイントです。
x の係数が偶数のときは 4D を使うと計算が楽になるので、ぜひ活用してくださいね!