問題演習 問題演習B 関数と方程式・不等式

【難度B】演習8〜防衛医科大学〜

2020年9月3日

解答解説

問題

次のxに関する方程式が実数解を持たないような負の数kの範囲を求めよ。x11=k(xk)

今回は無理方程式に関する問いです.

無理式は大まかに分けて

①グラフで議論を進める

②二乗してルートを外す

の2通りがあります.

本問は,「ルートは二乗」と思い込んでいると痛い目にあう問題ですね.

二乗する際には両辺0以上を気にする必要がありますね.移項してk(xk)+10を条件においたまま,xの二次方程式を考えますか?

さらに,パラメータであるk4次に跳ね上がってしまい,非常にやりづらかったでしょう.

そもそも「(実数)解の存在」を扱うのですから,グラフで処理を進める①が得策なのです.

無理関数のグラフは放物線.単調性があり扱いやすいことも,①で考える大きな根拠になります.

 

さて,グラフを書くと言っても,右辺はk2次で絡んでいてあまり綺麗ではありませんね.

しかし,k<0という条件とx一次式なので,「傾き負の直線だ」とざっくり捉えてもらえればそう大した問題にはなりません.

今回は存在”しない”なので,共有点をもたないように動いてもらいましょう.

 

無理関数は下手に二乗してしまうと「無縁解」と呼ばれる定義域外の解がもとまることが多いです.まずはグラフで処理できるか試すようにしてください.

解答

題意より,x10なので,x1で考える。k<0より,この範囲で曲線y=x11は単調増加であり,直線y=k(xk)は単調減少である。

曲線y=x11と直線y=k(xk)が共有点を持たなければ良いが,上図のグラフと単調性より,この条件は点(1,1)が直線y=k(xk)よりも上側にあることである。

よって,1>k(1k)であり,これを解くと,

k<152,1+52<k

k<0より,求めるkの範囲は,k<152

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