$f(x) = x^2 - 2mx + m + 2$ という2次関数が与えられています。方程式 $f(x) = 0$ が1より大きい異なる2つの実数解を持つような、$m$ の値の範囲を求める問題です。

代数学二次関数二次方程式判別式解の範囲
2025/6/9

1. 問題の内容

f(x)=x22mx+m+2f(x) = x^2 - 2mx + m + 2 という2次関数が与えられています。方程式 f(x)=0f(x) = 0 が1より大きい異なる2つの実数解を持つような、mm の値の範囲を求める問題です。

2. 解き方の手順

与えられた条件を満たすためには、次の3つの条件がすべて成り立つ必要があります。
(1) f(x)=0f(x) = 0 が異なる2つの実数解を持つ。
(2) 2つの解がともに1より大きい。
(3) 軸の位置が1より大きい。
(1) 異なる2つの実数解を持つ条件:
判別式 D>0D > 0 が必要です。
D=(2m)24(1)(m+2)=4m24m8=4(m2m2)=4(m2)(m+1)D = (-2m)^2 - 4(1)(m+2) = 4m^2 - 4m - 8 = 4(m^2 - m - 2) = 4(m-2)(m+1)
D>0D > 0 より、 (m2)(m+1)>0(m-2)(m+1) > 0
したがって、m<1m < -1 または m>2m > 2
(2) 2つの解がともに1より大きい条件:
f(1)>0f(1) > 0 である必要があります。
f(1)=122m(1)+m+2=12m+m+2=3mf(1) = 1^2 - 2m(1) + m + 2 = 1 - 2m + m + 2 = 3 - m
f(1)>0f(1) > 0 より、3m>03 - m > 0
したがって、m<3m < 3
(3) 軸の位置が1より大きい条件:
f(x)=x22mx+m+2=(xm)2m2+m+2f(x) = x^2 - 2mx + m + 2 = (x - m)^2 - m^2 + m + 2 より、軸は x=mx = m です。
軸が1より大きいので、m>1m > 1
上記3つの条件をすべて満たす mm の範囲を求めます。
(1) m<1m < -1 または m>2m > 2
(2) m<3m < 3
(3) m>1m > 1
m<1m < -1m>1m > 1 を満たさないので、m<1m < -1 は除外されます。
したがって、m>2m > 2 かつ m<3m < 3 かつ m>1m > 1 を満たす必要があります。
これらの条件をすべて満たす mm の範囲は 2<m<32 < m < 3 です。

3. 最終的な答え

2<m<32 < m < 3

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