不等式 $|2x - 3| \le a$ を満たす整数 $x$ がちょうど6個存在するような $a$ の範囲を求める問題です。

代数学不等式絶対値整数解
2025/8/8
はい、承知いたしました。

1. 問題の内容

不等式 2x3a|2x - 3| \le a を満たす整数 xx がちょうど6個存在するような aa の範囲を求める問題です。

2. 解き方の手順

まず、絶対値の不等式を解きます。
2x3a|2x - 3| \le aa2x3a-a \le 2x - 3 \le a と同値です。
各辺に3を足すと、3a2x3+a3 - a \le 2x \le 3 + a となります。
各辺を2で割ると、3a2x3+a2\frac{3 - a}{2} \le x \le \frac{3 + a}{2} となります。
xx は整数なので、この範囲に含まれる整数がちょうど6個になる条件を考えます。
整数が6個含まれるということは、3+a23a2\frac{3 + a}{2} - \frac{3 - a}{2} が5より大きく、6以下である必要があります。
3+a23a2=2a2=a\frac{3 + a}{2} - \frac{3 - a}{2} = \frac{2a}{2} = a
整数 xx の個数は、 3+a2\frac{3+a}{2} および 3a2\frac{3-a}{2} の整数部分に依存します。
3a2x3+a2\frac{3 - a}{2} \le x \le \frac{3 + a}{2} の範囲に整数が6個含まれるためには、以下の条件を満たす必要があります。
3+a23a2=a\frac{3+a}{2} - \frac{3-a}{2} = a ですから、5<a65 < a \le 6 となるのは、端の数が整数でない場合です。
整数解が6個ということは、
3+a2\frac{3+a}{2}3a2\frac{3-a}{2} の間に6個の整数があるということです。
つまり、
3+a23a25\frac{3+a}{2} - \frac{3-a}{2} \ge 5 かつ 3+a23a2<7\frac{3+a}{2} - \frac{3-a}{2} < 7 である必要があります。
3+a23a2=2a2=a\frac{3+a}{2} - \frac{3-a}{2} = \frac{2a}{2} = a なので、
5a<75 \le a < 7
しかし、整数解がちょうど6個である必要があるので、より厳密に考える必要があります。
a=5a=5のとき、352x3+52\frac{3-5}{2} \le x \le \frac{3+5}{2} より 1x4-1 \le x \le 4 なので、x=-1, 0, 1, 2, 3, 4の6個の整数解を持ちます。
a=6a=6のとき、362x3+62\frac{3-6}{2} \le x \le \frac{3+6}{2} より 1.5x4.5-1.5 \le x \le 4.5 なので、x=-1, 0, 1, 2, 3, 4の6個の整数解を持ちます。
a=7a=7のとき、372x3+72\frac{3-7}{2} \le x \le \frac{3+7}{2} より 2x5-2 \le x \le 5 なので、x=-2, -1, 0, 1, 2, 3, 4, 5の8個の整数解を持ちます。
したがって、 5a<75 \le a < 7 に加え、 3a2\frac{3-a}{2}3+a2\frac{3+a}{2} が整数になる場合を考える必要があります。
a=5a = 5の場合,xxの範囲は1x4-1 \le x \le 4となるため、整数解は6個です。
a=6a = 6の場合,xxの範囲は1.5x4.5-1.5 \le x \le 4.5となるため、整数解は6個です。
5a<75 \le a < 7 と考えるのが妥当です。

3. 最終的な答え

5a<75 \le a < 7

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