2次方程式 $x^2 - (m+1)x + m^2 = 0$ が異なる2つの虚数解を持つような、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虚数解二次不等式因数分解
2025/5/13

1. 問題の内容

2次方程式 x2(m+1)x+m2=0x^2 - (m+1)x + m^2 = 0 が異なる2つの虚数解を持つような、定数 mm の値の範囲を求める問題です。

2. 解き方の手順

2次方程式が異なる2つの虚数解を持つためには、判別式 DD が負である必要があります。
まず、与えられた2次方程式の判別式 DD を計算します。
2次方程式 ax2+bx+c=0ax^2 + bx + c = 0 の判別式は D=b24acD = b^2 - 4ac で与えられます。
この問題では、a=1a = 1, b=(m+1)b = -(m+1), c=m2c = m^2 なので、
D=((m+1))24(1)(m2)D = (-(m+1))^2 - 4(1)(m^2)
D=(m+1)24m2D = (m+1)^2 - 4m^2
D=m2+2m+14m2D = m^2 + 2m + 1 - 4m^2
D=3m2+2m+1D = -3m^2 + 2m + 1
次に、D<0D < 0 となるような mm の範囲を求めます。
3m2+2m+1<0-3m^2 + 2m + 1 < 0
3m22m1>03m^2 - 2m - 1 > 0
この2次不等式を解くために、3m22m1=03m^2 - 2m - 1 = 0 の解を求めます。
因数分解すると、 (3m+1)(m1)=0(3m+1)(m-1) = 0 となるので、m=13,1m = -\frac{1}{3}, 1 が解です。
したがって、3m22m1>03m^2 - 2m - 1 > 0 を満たす mm の範囲は、m<13m < -\frac{1}{3} または m>1m > 1 です。

3. 最終的な答え

m<13m < -\frac{1}{3} または m>1m > 1

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