2次方程式 $kx^2 + 2(k-1)x + k + 2 = 0$ の実数解の個数が、正の定数 $k$ の値によってどのように変わるかを調べる問題です。

代数学二次方程式判別式実数解不等式
2025/7/27

1. 問題の内容

2次方程式 kx2+2(k1)x+k+2=0kx^2 + 2(k-1)x + k + 2 = 0 の実数解の個数が、正の定数 kk の値によってどのように変わるかを調べる問題です。

2. 解き方の手順

2次方程式の実数解の個数は判別式 DD によって決まります。まず、与えられた2次方程式の判別式を計算します。
D={2(k1)}24k(k+2)D = \{2(k-1)\}^2 - 4k(k+2)
D=4(k22k+1)4k28kD = 4(k^2 - 2k + 1) - 4k^2 - 8k
D=4k28k+44k28kD = 4k^2 - 8k + 4 - 4k^2 - 8k
D=16k+4D = -16k + 4
次に、DD の符号によって実数解の個数がどのように変化するかを調べます。
* D>0D > 0 のとき、2つの異なる実数解を持つ。
* D=0D = 0 のとき、1つの実数解(重解)を持つ。
* D<0D < 0 のとき、実数解を持たない。
D>0D > 0 のとき、16k+4>0-16k + 4 > 0 を解くと、
16k>4-16k > -4
k<416=14k < \frac{4}{16} = \frac{1}{4}
D=0D = 0 のとき、16k+4=0-16k + 4 = 0 を解くと、
16k=4-16k = -4
k=416=14k = \frac{4}{16} = \frac{1}{4}
D<0D < 0 のとき、16k+4<0-16k + 4 < 0 を解くと、
16k<4-16k < -4
k>416=14k > \frac{4}{16} = \frac{1}{4}
ただし、k=0k=0の場合、与えられた式は二次方程式でなくなるため、k>0k>0の範囲で考えます。
したがって、kk の値によって、実数解の個数は以下のようになります。
* 0<k<140 < k < \frac{1}{4} のとき、2つの異なる実数解を持つ。
* k=14k = \frac{1}{4} のとき、1つの実数解(重解)を持つ。
* k>14k > \frac{1}{4} のとき、実数解を持たない。

3. 最終的な答え

0<k<140 < k < \frac{1}{4} のとき、2つの異なる実数解を持つ。
k=14k = \frac{1}{4} のとき、1つの実数解(重解)を持つ。
k>14k > \frac{1}{4} のとき、実数解を持たない。

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## 4. 問題の内容

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