2つの2次方程式、$x^2 + mx + 2m - 3 = 0$ と $x^2 + (m-1)x + 1 = 0$ について、前者が実数解をもち、後者が虚数解をもつような定数 $m$ の値の範囲を求める問題です。

代数学二次方程式判別式不等式
2025/6/29

1. 問題の内容

2つの2次方程式、x2+mx+2m3=0x^2 + mx + 2m - 3 = 0x2+(m1)x+1=0x^2 + (m-1)x + 1 = 0 について、前者が実数解をもち、後者が虚数解をもつような定数 mm の値の範囲を求める問題です。

2. 解き方の手順

(1) 1つ目の2次方程式 x2+mx+2m3=0x^2 + mx + 2m - 3 = 0 が実数解をもつ条件を求めます。判別式を D1D_1 とすると、実数解を持つためには D10D_1 \ge 0 である必要があります。
D1=m24(2m3)=m28m+120D_1 = m^2 - 4(2m - 3) = m^2 - 8m + 12 \ge 0
(m2)(m6)0(m - 2)(m - 6) \ge 0
したがって、m2m \le 2 または m6m \ge 6 が得られます。
(2) 2つ目の2次方程式 x2+(m1)x+1=0x^2 + (m-1)x + 1 = 0 が虚数解をもつ条件を求めます。判別式を D2D_2 とすると、虚数解を持つためには D2<0D_2 < 0 である必要があります。
D2=(m1)24(1)=m22m+14=m22m3<0D_2 = (m-1)^2 - 4(1) = m^2 - 2m + 1 - 4 = m^2 - 2m - 3 < 0
(m3)(m+1)<0(m - 3)(m + 1) < 0
したがって、1<m<3-1 < m < 3 が得られます。
(3) (1)と(2)の両方を満たす mm の範囲を求めます。
m2m \le 2 または m6m \ge 6 かつ 1<m<3-1 < m < 3 を満たす mm の範囲は、 1<m2-1 < m \le 2 となります。

3. 最終的な答え

1<m2-1 < m \le 2

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