実数 $a$ に対して、$A = \sqrt{9a^2 - 6a + 1} + |a+2|$ を簡単にすることを考える。場合分けをして、$a > \boxed{ア}$ のとき、$A = \boxed{イ}$、$ \boxed{ウ} \le a \le \boxed{エ}$ のとき、$A = \boxed{オ}$、$a < \boxed{カキ}$ のとき、$A = \boxed{ケ}$ を求める問題である。

代数学絶対値場合分け根号数式処理
2025/6/8

1. 問題の内容

実数 aa に対して、A=9a26a+1+a+2A = \sqrt{9a^2 - 6a + 1} + |a+2| を簡単にすることを考える。場合分けをして、a>a > \boxed{ア} のとき、A=A = \boxed{イ}a \boxed{ウ} \le a \le \boxed{エ} のとき、A=A = \boxed{オ}a<カキa < \boxed{カキ} のとき、A=A = \boxed{ケ} を求める問題である。

2. 解き方の手順

まず、根号の中身を因数分解する。
9a26a+1=(3a1)29a^2 - 6a + 1 = (3a - 1)^2
よって、A=(3a1)2+a+2=3a1+a+2A = \sqrt{(3a - 1)^2} + |a+2| = |3a-1| + |a+2| となる。
次に、絶対値を外すために場合分けを行う。
(i) 3a103a-1 \ge 0 かつ a+20a+2 \ge 0 のとき、つまり a13a \ge \frac{1}{3} かつ a2a \ge -2 のとき、a13a \ge \frac{1}{3}
このとき、A=(3a1)+(a+2)=4a+1A = (3a-1) + (a+2) = 4a + 1
(ii) 3a1<03a-1 < 0 かつ a+20a+2 \ge 0 のとき、つまり a<13a < \frac{1}{3} かつ a2a \ge -2 のとき、2a<13-2 \le a < \frac{1}{3}
このとき、A=(3a1)+(a+2)=3a+1+a+2=2a+3A = -(3a-1) + (a+2) = -3a + 1 + a + 2 = -2a + 3
(iii) 3a1<03a-1 < 0 かつ a+2<0a+2 < 0 のとき、つまり a<13a < \frac{1}{3} かつ a<2a < -2 のとき、a<2a < -2
このとき、A=(3a1)(a+2)=3a+1a2=4a1A = -(3a-1) - (a+2) = -3a + 1 - a - 2 = -4a - 1
以上の結果より、
- a>13a > \frac{1}{3} のとき、A=4a+1A = 4a+1
- 2a13-2 \le a \le \frac{1}{3} のとき、A=2a+3A = -2a+3
- a<2a < -2 のとき、A=4a1A = -4a-1

3. 最終的な答え

ア: 1/3 (これは小数なので 1,3)
イ: 3
ウ: -2
エ: 1/3 (これは小数なので 1,3)
オ: -2a+3 (選択肢6)
カキ: -2
ケ: -4a-1 (選択肢2)

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