方程式 $(x+2)|x-1| = k$ の実数解の個数が3個であるとき、定数 $k$ の値の範囲を求め、また実数解の個数が1個であるとき、定数 $k$ の値の範囲を求める問題です。

代数学絶対値方程式グラフ実数解
2025/8/5

1. 問題の内容

方程式 (x+2)x1=k(x+2)|x-1| = k の実数解の個数が3個であるとき、定数 kk の値の範囲を求め、また実数解の個数が1個であるとき、定数 kk の値の範囲を求める問題です。

2. 解き方の手順

まず、関数 y=(x+2)x1y = (x+2)|x-1| のグラフを描きます。絶対値記号があるので、x<1x < 1x1x \ge 1 で場合分けします。
(i) x<1x < 1 のとき、 x1=(x1)=1x|x-1| = -(x-1) = 1-x なので、
y=(x+2)(1x)=x2x+2=(x+12)2+94y = (x+2)(1-x) = -x^2 -x + 2 = -(x+\frac{1}{2})^2 + \frac{9}{4}
これは上に凸の放物線で、軸は x=12x = -\frac{1}{2}、頂点は (12,94)(-\frac{1}{2}, \frac{9}{4}) です。x<1x < 1 の範囲で考えます。
x=1x = 1 のとき y=(1+2)11=0y = (1+2)|1-1| = 0 なので、x=1x=1 は含まれません。
x=2x = -2 のとき y=0y=0
(ii) x1x \ge 1 のとき、 x1=x1|x-1| = x-1 なので、
y=(x+2)(x1)=x2+x2=(x+12)294y = (x+2)(x-1) = x^2 + x - 2 = (x+\frac{1}{2})^2 - \frac{9}{4}
これは下に凸の放物線で、軸は x=12x = -\frac{1}{2}、頂点は (12,94)(-\frac{1}{2}, -\frac{9}{4}) ですが、x1x \ge 1 の範囲で考えます。
x=1x=1 のとき y=(1+2)11=0y = (1+2)|1-1| = 0
x=2x=-2 のとき y=0y=0
グラフを描くと、kk の値によって実数解の個数が変化することが分かります。
実数解の個数が3個となるのは、0<k<940 < k < \frac{9}{4} のときです。
実数解の個数が1個となるのは、k<2k < -2 のときです。

3. 最終的な答え

実数解の個数が3個であるとき、定数 kk の値の範囲は 0<k<94\boxed{0 < k < \frac{9}{4}} (イ)です。
実数解の個数が1個であるとき、定数 kk の値の範囲は k<2\boxed{k < -2} (エ)です。
したがって、4はイ、5はエです。

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