【2022大阪医科薬科大学・看護・[2]】
解答・解説
x^2-6x-5>0 ・・・①,x^2-3kx-4k^2<0 ・・・②
(1) x^2-6x-5=0 とすると解の公式から
x=3\pm\sqrt{14} より
① \iff x<3-\sqrt{14} または 3+\sqrt{14}<x ・・・( b )
(2) ②の解が -1<x<4 のとき
(x+1)(x-4)<0
x^2-3x-4<0
②と係数を比較すると,k=1 ・・・( d )
(3) ② \iff (x+k)(x-4k)<0
k>0 より -k<x<4k
これを満たす自然数 x が存在しないとき
-1≦-k<0 かつ 0<4k≦1
\iff 0<k≦1 かつ 0<k≦\displaystyle\frac{1}{4}
よって,0<k≦\displaystyle\frac{1}{4} ・・・( b )
(4) ②について
( ⅰ ) k>0 のとき
② \iff -k<x<4k
①,②を同時に満たす x が存在しないとき
3-\sqrt{14}≦-k<0 かつ 0<4k≦3+\sqrt{14}
\iff 0<k≦\sqrt{14}-3 かつ 0<k≦\displaystyle\frac{3+\sqrt{14}}{4}
ここで,
(\sqrt{14}-3)-\displaystyle\frac{3+\sqrt{14}}{4}=\displaystyle\frac{1}{4}(3\sqrt{14}-15)
=\displaystyle\frac{1}{4}(\sqrt{126}-\sqrt{225})<0 より
\sqrt{14}-3<\displaystyle\frac{3+\sqrt{14}}{4} なので,
② \iff 0<k≦\sqrt{14}-3
( ⅱ ) k=0 のとき
②を満たす実数解は存在しないので条件をみたす.
よって,k=0
( ⅲ ) k<0 のとき
② \iff 4k<x<-k
①,②を同時に満たす x が存在しないとき
3-\sqrt{14}≦4k<0 かつ 0<-k≦3+\sqrt{14}
\iff \displaystyle\frac{3-\sqrt{14}}{4}≦k<0 かつ -3-\sqrt{14}≦k<0
よって,\displaystyle\frac{3-\sqrt{14}}{4}≦k<0
( ⅰ )〜( ⅲ )より,
\displaystyle\frac{3-\sqrt{14}}{4}≦k≦\sqrt{14}-3 ・・・( e )

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