2次方程式が異なる2つの正の解を持つための$m$の範囲を求める問題です。ここでは、判別式、軸、端点のy座標に関する条件を利用する方法(数学I)と、判別式と解と係数の関係を利用する方法(数学II)が考えられます。

代数学二次方程式判別式解の条件解と係数の関係
2025/6/19

1. 問題の内容

2次方程式が異なる2つの正の解を持つためのmmの範囲を求める問題です。ここでは、判別式、軸、端点のy座標に関する条件を利用する方法(数学I)と、判別式と解と係数の関係を利用する方法(数学II)が考えられます。

2. 解き方の手順

画像には、数学Iのアプローチの一部が示されています。
(1) 判別式 D>0D > 0:
与えられた2次方程式は、x22mx+(2m+3)=0x^2 - 2mx + (2m+3) = 0 です。
判別式DDは、D=(2m)24(1)(2m+3)=4m28m12D = (-2m)^2 - 4(1)(2m+3) = 4m^2 - 8m - 12となります。
D>0D > 0より、4m28m12>04m^2 - 8m - 12 > 0
両辺を4で割ると、m22m3>0m^2 - 2m - 3 > 0
因数分解して、(m3)(m+1)>0(m-3)(m+1) > 0
したがって、m<1m < -1 または m>3m > 3 ... (1)
(2) 軸 > 0:
軸はx=2m2(1)=mx = -\frac{-2m}{2(1)} = m
m>0m > 0 ... (2)
(3) f(0)>0f(0) > 0:
f(x)=x22mx+(2m+3)f(x) = x^2 - 2mx + (2m+3)とすると、f(0)=2m+3f(0) = 2m+3
2m+3>02m+3 > 0より、2m>32m > -3
m>32m > -\frac{3}{2} ... (3)
(1)、(2)、(3)より、m>3m > 3
画像の解答欄には 32<m<1 -\frac{3}{2} < m < -1 とあるため、解法IIの解と係数の関係を利用して解きます。
数学IIのアプローチ:
解と係数の関係より、2つの解をα\alpha, β\betaとすると、
α+β=2m\alpha + \beta = 2m
αβ=2m+3\alpha \beta = 2m+3
異なる2つの正の解を持つ条件は、
(1) 判別式 D>0D > 0
(2) α+β>0\alpha + \beta > 0
(3) αβ>0\alpha \beta > 0
(1) D>0D > 0 より、m<1m < -1 または m>3m > 3
(2) α+β=2m>0\alpha + \beta = 2m > 0 より、m>0m > 0
(3) αβ=2m+3>0\alpha \beta = 2m+3 > 0 より、m>32m > -\frac{3}{2}
(1)、(2)、(3)を全て満たすmmの範囲は、m>3m > 3
しかし、解答が 32<m<1 -\frac{3}{2} < m < -1 とあるので、問題文に誤りがあるか、別の条件が課されている可能性があります。
画像内の条件に基づくと、m<1m<-1またはm>3m>3, m>0m>0, m>3/2m>-3/2を全て満たす必要があるので、m>3m>3となります。
画像の解答は誤りである可能性が高いです。

3. 最終的な答え

m>3m > 3
または、画像の解答欄の通りであれば 32<m<1-\frac{3}{2} < m < -1
(ただし、これは問題文の条件と矛盾する可能性が高い)

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