2次方程式 $x^2 - 2(k+2)x + 5k + 6 = 0$ が、-1より大きい2つの解(重解を含む)を持つような、実数 $k$ の値の範囲を求める問題です。

代数学二次方程式解の範囲判別式不等式
2025/6/17

1. 問題の内容

2次方程式 x22(k+2)x+5k+6=0x^2 - 2(k+2)x + 5k + 6 = 0 が、-1より大きい2つの解(重解を含む)を持つような、実数 kk の値の範囲を求める問題です。

2. 解き方の手順

まず、f(x)=x22(k+2)x+5k+6f(x) = x^2 - 2(k+2)x + 5k + 6 とおきます。この2次方程式が -1 より大きい2つの解を持つための条件は、以下の3つです。
(1) 判別式 D0D \geq 0 (実数解を持つ条件)
(2) 軸 > -1 (2つの解が -1 より大きい条件)
(3) f(1)>0f(-1) > 0 (2つの解が -1 より大きい条件)
(1) 判別式 DD について:
D=(2(k+2))24(1)(5k+6)=4(k2+4k+4)20k24=4k2+16k+1620k24=4k24k80D = (-2(k+2))^2 - 4(1)(5k+6) = 4(k^2 + 4k + 4) - 20k - 24 = 4k^2 + 16k + 16 - 20k - 24 = 4k^2 - 4k - 8 \geq 0
k2k20k^2 - k - 2 \geq 0
(k2)(k+1)0(k-2)(k+1) \geq 0
よって、k1k \leq -1 または k2k \geq 2
(2) 軸について:
軸は x=(2(k+2))2(1)=k+2x = \frac{-(-2(k+2))}{2(1)} = k+2
k+2>1k+2 > -1
k>3k > -3
(3) f(1)f(-1) について:
f(1)=(1)22(k+2)(1)+5k+6=1+2k+4+5k+6=7k+11>0f(-1) = (-1)^2 - 2(k+2)(-1) + 5k + 6 = 1 + 2k + 4 + 5k + 6 = 7k + 11 > 0
7k>117k > -11
k>117k > -\frac{11}{7}
上記の3つの条件をすべて満たす kk の範囲を求めます。
k1k \leq -1 または k2k \geq 2
k>3k > -3
k>117k > -\frac{11}{7}
k>3k > -3 かつ k>117k > -\frac{11}{7} より、k>117k > -\frac{11}{7}
したがって、k1k \leq -1 または k2k \geq 2 かつ k>117k > -\frac{11}{7} を満たす kk の範囲は、
117<k1-\frac{11}{7} < k \leq -1 または k2k \geq 2 となります。

3. 最終的な答え

117<k1-\frac{11}{7} < k \leq -1, k2k \geq 2

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