- 数学Ⅰ|2次関数「x軸と2点で交わる2次不等式の解」の基本例題解説ページです。
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問題|x軸と2点で交わる2次不等式の解
2次関数 392次不等式 \(x^2+x-2 \gt 0~,~\)\(x^2-5x{\small ~≦~}0~,~\)\(2x^2+x-1 \lt 0~,~\)\(x^2-3x+1{\small ~≧~}0~,~\)\(-x^2+2x+1 \gt 0~,~\)\(-2x^2+5\sqrt{3}\,x-6{\small ~≦~}0\) の解の求め方は?
高校数学Ⅰ|2次関数
解法のPoint
x軸と2点で交わる2次不等式の解
Point:x軸と2点で交わる2次不等式の解
① 2次不等式 \(ax^2+bx+c=0\) の解を求める。
因数分解 or 解の公式より、
\(\begin{eqnarray}~~~&&a(x-\alpha)(x-\beta)=0\\[3pt]~~~&&x=\alpha~,~\beta\end{eqnarray}\)
② 2次関数 \(y=ax^2+bx+c\) のグラフとx軸との交点の座標を描き、不等号の向きに注意し2次不等式の解を求める。


\(\small [\,1\,]\) \(ax^2+bx+c \gt 0\) の解は、
\(y \gt 0\) となる範囲より、\(x \lt \alpha~,~\beta \lt x\)
\(\small [\,2\,]\) \(ax^2+bx+c \lt 0\) の解は、
\(y \lt 0\) となる範囲より、\(\alpha \lt x \lt \beta\)
※ \(ax^2+bx+c{\small ~≧~}0\) や \(ax^2+bx+c{\small ~≦~}0\) の場合は、解でも \({\small ~≧~}\) や \({\small ~≦~}\) を使う。
※ \(a \lt 0\) の場合は両辺に \(-1\) を掛けて、下に凸のグラフにして解く。
2次不等式 \(ax^2+bx+c \gt 0\) の解は、
① 2次不等式 \(ax^2+bx+c=0\) の解を求める。
因数分解 or 解の公式より、
\(\begin{eqnarray}~~~&&a(x-\alpha)(x-\beta)=0\\[3pt]~~~&&x=\alpha~,~\beta\end{eqnarray}\)
② 2次関数 \(y=ax^2+bx+c\) のグラフとx軸との交点の座標を描き、不等号の向きに注意し2次不等式の解を求める。


\(\small [\,1\,]\) \(ax^2+bx+c \gt 0\) の解は、
\(y \gt 0\) となる範囲より、\(x \lt \alpha~,~\beta \lt x\)
\(\small [\,2\,]\) \(ax^2+bx+c \lt 0\) の解は、
\(y \lt 0\) となる範囲より、\(\alpha \lt x \lt \beta\)
※ \(ax^2+bx+c{\small ~≧~}0\) や \(ax^2+bx+c{\small ~≦~}0\) の場合は、解でも \({\small ~≧~}\) や \({\small ~≦~}\) を使う。
※ \(a \lt 0\) の場合は両辺に \(-1\) を掛けて、下に凸のグラフにして解く。
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詳しい解説|x軸と2点で交わる2次不等式の解
2次関数 39
2次不等式 \(x^2+x-2 \gt 0~,~\)\(x^2-5x{\small ~≦~}0~,~\)\(2x^2+x-1 \lt 0~,~\)\(x^2-3x+1{\small ~≧~}0~,~\)\(-x^2+2x+1 \gt 0~,~\)\(-2x^2+5\sqrt{3}\,x-6{\small ~≦~}0\) の解の求め方は?
高校数学Ⅰ|2次関数
2次方程式 \(x^2+x-2=0\) の解は、
\(\begin{eqnarray}~~~(x+2)(x-1)&=&0\\[3pt]~~~x&=&-2~,~1\end{eqnarray}\)
よって、2次関数 \(y=x^2+x-2\) のグラフは、


グラフの \(y \gt 0\) となる範囲がこの2次不等式の解より、
\(x \lt -2~,~1 \lt x\) となる
2次方程式 \(x^2-5x=0\) の解は、
\(\begin{eqnarray}~~~x(x-5)&=&0\\[3pt]~~~x&=&0~,~5\end{eqnarray}\)
よって、2次関数 \(y=x^2-5x\) のグラフは、


グラフの \(y{\small ~≦~}0\) となる範囲がこの2次不等式の解より、
\(0{\small ~≦~}x{\small ~≦~}5\) となる
2次方程式 \(2x^2+x-1=0\) の解は、
たすき掛けの表を用いると、
\(\begin{array}{c c c|c}
~~~2&&-1~&~-1\\[-5pt]
&{\times} & & \\[-5pt]
~~~1&&+1~&~+2\\[2pt]
\hline
&&&+1
\end{array}\)
\(\begin{eqnarray}~~~(2x-1)(x+1)&=&0\\[3pt]~~~x&=&-1~,~\displaystyle \frac{\,1\,}{\,2\,}\end{eqnarray}\)
よって、2次関数 \(y=2x^2+x-1\) のグラフは、


グラフの \(y \lt 0\) となる範囲がこの2次不等式の解より、
\(-1 \lt x \lt \displaystyle \frac{\,1\,}{\,2\,}\) となる
2次方程式 \(x^2-3x+1=0\) の解は、
左辺が因数分解の形にできないので、解の公式より、
\(\begin{eqnarray}~~~x&=&\displaystyle \frac{\,-(-3) \pm \sqrt{\,(-3)^2-4 \cdot 1 \cdot 1\,}\,}{\,2 \cdot 1\,}\\[5pt]~~~x&=&\displaystyle \frac{\,3 \pm \sqrt{\,9-4\,}\,}{\,2\,}\\[5pt]~~~x&=&\displaystyle \frac{\,3 \pm \sqrt{\,5\,}\,}{\,2\,}\end{eqnarray}\)
よって、2次関数 \(y=x^2-3x+1\) のグラフは、


グラフの \(y{\small ~≧~}0\) となる範囲がこの2次不等式の解より、
\(x{\small ~≦~}\displaystyle \frac{\,3-\sqrt{\,5\,}\,}{\,2\,}~,~\displaystyle \frac{\,3+\sqrt{\,5\,}\,}{\,2\,}{\small ~≦~}x\) となる
\(-x^2+2x+1 \gt 0\)
両辺に \(-1\) を掛けると符号の向きが逆になり、
\(x^2-2x-1 \lt 0\)
ここで、2次方程式 \(x^2-2x-1=0\) の解は、
\(\begin{eqnarray}~~~x&=&\displaystyle \frac{\,-(-2) \pm \sqrt{\,(-2)^2-4 \cdot 1 \cdot (-1)\,}\,}{\,2 \cdot 1\,}\\[5pt]~~~&=&\displaystyle \frac{\,2 \pm \sqrt{\,4+4\,}\,}{\,2\,}\\[5pt]~~~&=&\displaystyle \frac{\,2 \pm 2\sqrt{\,2\,}\,}{\,2\,}\\[5pt]~~~&=&1 \pm \sqrt{\,2\,}\end{eqnarray}\)
よって、2次関数 \(y=x^2-2x-1\) のグラフは、


グラフの \(y \lt 0\) となる範囲がこの2次不等式の解より、
\(1-\sqrt{\,2\,} \lt x \lt 1+\sqrt{\,2\,}\) となる
\(-2x^2+5\sqrt{3}\,x-6{\small ~≦~}0\)
両辺に \(-1\) を掛けると符号の向きが逆になり、
\(2x^2-5\sqrt{3}\,x+6{\small ~≧~}0\)
ここで、2次方程式 \(2x^2-5\sqrt{3}\,x+6=0\) の解は、
たすき掛けの表を用いると、
\(\begin{array}{c c c|c}
~~~2&&-\sqrt{3}~&~-\sqrt{3}\\[-5pt]
&{\times} & & \\[-5pt]
~~~1&&-2\sqrt{3}~&~-4\sqrt{3}\\[2pt]
\hline
&&&-5\sqrt{3}
\end{array}\)
\(\begin{eqnarray}~~~(2x-\sqrt{3}\,)(x-2\sqrt{3}\,)&=&0\\[3pt]~~~x&=&\displaystyle \frac{\,\sqrt{3}\,}{\,2\,}~,~2\sqrt{3}\end{eqnarray}\)
よって、2次関数 \(y=2x^2-5\sqrt{3}\,x+6\) のグラフは、


グラフの \(y{\small ~≧~}0\) となる範囲がこの2次不等式の解より、
\(x{\small ~≦~}\displaystyle \frac{\,\sqrt{3}\,}{\,2\,}~,~2\sqrt{3}{\small ~≦~}x\) となる

