수학

이차방정식과 이차함수4 - 근의분리

라이프니츠 1050 2021. 3. 14. 21:41

 

$x$에 관한 이차방정식 $x^2 -2(m-4)x+2m=0$의 근이

다음 조건을 만족하도록 실수 $m$의 값의 범위를 정하여라.

(1) 두 근이 모두 $3$보다 크다.

(2) 두 근이 모두 $3$보다 작다.

(3) $3$이 두 근 사이에 있다.

 

 

(1)두 근이 모두 $3$보다 크면,

$f(x)=x^2 -2(m-4)+2m$라 하자.

 

두 근을 가져야한다→  $D \ge 0$   

중근인 경우도 두 근이라고 생각해야한다.

 

$x^2 -2(m-4)x+2m=0$의 두 근은

$f(x)=x^2 -2(m-4)+2m$의 두 $x$절편으로 생각 할 수 있다.

두 근을 $\alpha$, $\beta$라 하면 $\alpha + \beta =2(m-4)$

 

두 근이 모두 $3$보다 크면

$f(x)$의 두 $x$절편이 모두 $3$보다 크다.

 

위 그래프처럼 되어야 하므로 $f(3)>0$

 

그런데 여기에는 문제가 있다.

 

$f(x)>0$인 부분은 위처럼 두 군데이므로

$f(3)>0$이면 $(3,~f(3))$은 왼쪽, 오른쪽 모두 가능하다.

그러므로 $(3,~f(3))$을 왼쪽으로 정할 수 있는

조건이 추가 되어야한다.

 

따라서

대칭축의 방정식$>3$ , $ {{\alpha + \beta } \over 2} >3$

 

정리하면

① $D \ge 0$

② $f(3)>0$

③ $ {{\alpha + \beta} \over 2} =m-4 >3$

 

${D \over 4} =(m-4)^2 -2m \ge0$,  $m^2 -10m+16 \ge0$

$(m-2)(m-8) \ge 0$

$m \ge 8$ 또는 $m \le 2$

 

$f(3)=9-6(m-4)+2m>0$

$-4m+33>0$, $m< {33 \over 4}$

 

$m-4>3$,   $m>7$

 

세 조건의 공통범위를 구하면

$ \therefore ~~8 \le m < {33 \over 4}$

 

 

(2)두 근이 모두 보다 작으면,

 

위 그림과 같으므로

마지막 조건만 바뀌면 된다.

 

① $D \ge 0$

② $f(3)>0$

③ $ {{\alpha + \beta} \over 2} =m-4 <3$

 

 

${D \over 4} =(m-4)^2 -2m \ge0$,  $m^2 -10m+16 \ge0$

$(m-2)(m-8) \ge 0$

$m \ge 8$ 또는 $m \le 2$

 

$f(3)=9-6(m-4)+2m>0$

$-4m+33>0$, $m< {33 \over 4}$

 

$m-4<3$,   $m<7$

 

세 조건의 공통범위를 구하면

$ \therefore ~~ m \le 2 $

 

 

(3) 두 근 사이에 3이 있으면

 

위 그래프와 같으므로

$f(3)<0$이면 된다.

 

판별식이 필요 없는 이유

 

 

$f(x)$의 그래프는 위 세 가지 중 하나인데

대응되는 $y$값이 음수가 있는 경우는 제일 왼쪽이므로

 

따라서 $f(3)<0$이면 반드시 $x$절편이 $2$개 생긴다.

 

대칭축의 방정식이 필요 없는 이유

 

그래프에서 보듯이 $x=3$

대칭축의 왼쪽이든 오른쪽이든 상관없다.

 

따라서 $f(3)<0$을 풀면

$f(3)=9-6(m-4)+2m<0$

$-4m+33<0$,  $m> {33 \over 4}$

 

아래 연습문제를 남기니 익혀보기 바란다.

 

 

12.이차방정식과 이차함수4 - 근의분리-연습문제.pdf
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