$x$ の方程式 $2x^3 - 3x^2 - 12x - a = 0$ が異なる3つの実数解をもつような $a$ の値の範囲を求める問題です。

代数学三次方程式極値微分実数解
2025/7/31

1. 問題の内容

xx の方程式 2x33x212xa=02x^3 - 3x^2 - 12x - a = 0 が異なる3つの実数解をもつような aa の値の範囲を求める問題です。

2. 解き方の手順

f(x)=2x33x212xf(x) = 2x^3 - 3x^2 - 12x とおくと、与えられた方程式は f(x)=af(x) = a と書き換えられます。この方程式が異なる3つの実数解を持つための条件は、関数 y=f(x)y = f(x) のグラフと直線 y=ay = a が異なる3つの点で交わることです。そのため、f(x)f(x) の極値を求め、グラフの概形を描く必要があります。
まず、f(x)f(x) を微分します。
f(x)=6x26x12=6(x2x2)=6(x2)(x+1)f'(x) = 6x^2 - 6x - 12 = 6(x^2 - x - 2) = 6(x - 2)(x + 1)
f(x)=0f'(x) = 0 となる xx を求めます。
6(x2)(x+1)=06(x - 2)(x + 1) = 0 より、x=2,1x = 2, -1
次に、x=2x = 2x=1x = -1 における f(x)f(x) の値を計算します。
f(2)=2(2)33(2)212(2)=161224=20f(2) = 2(2)^3 - 3(2)^2 - 12(2) = 16 - 12 - 24 = -20
f(1)=2(1)33(1)212(1)=23+12=7f(-1) = 2(-1)^3 - 3(-1)^2 - 12(-1) = -2 - 3 + 12 = 7
したがって、f(x)f(x)x=1x = -1 で極大値 77 を、x=2x = 2 で極小値 20-20 をとります。
f(x)=af(x) = a が異なる3つの実数解を持つためには、f(x)f(x) の極大値と極小値の間に aa が存在する必要があります。つまり、20<a<7-20 < a < 7 となります。

3. 最終的な答え

20<a<7-20 < a < 7
選択肢1が正解です。

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