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2022年3月12日

2次不等式が成り立つためには?

x^2+3x+a<0がある実数xに対して成り立つときaの値の範囲を求めよ。」

このような問題はどのように解けばよいでしょうか?

 まず、「x^2+3x+a<0がある実数xに対して成り立つ」とはどういう意味なのかを考えます。
これは与式を満たす実数xが存在する、すなわち与式が解を持つことを意味します。
なので、問題は「x^2+3x+a<0が解を持つときのaの値の範囲を求めよ。」と読むことができます。

a<\dfrac{9}{4}のとき、y<0を満たすxが存在する

 y=x^2+3x+aについて考えると下に凸のグラフとなるからy<0を満たすxが存在する場合、x軸との共有点を2個持たなければなりません。
共有点が1個や0個だとy<0の部分がなくなるため2次不等式が成り立たなくなります。

したがって、判別式より
\begin{align*}D&=3^2-4\cdot1\cdot a\\ &=9-4a>0\\ \\ a<\frac{9}{4}\end{align*}


となるから、問題の答えはa<\dfrac{9}{4}となります。

 ちなみに、”ある実数x”は”\exists x\in\mathbb{R}”とも書きます。
対して”任意の実数x”はすべての実数xともいい、”\forall x\in\mathbb{R}”とも書きます。
単に”実数x”であれば、”x\in\mathbb{R}”と書きます。
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