このサイトはお使いのブラウザでは正常に動作しません。Google Chromeなど、別のブラウザを使用してください。

4次方程式

    小林 百花 (id: 2066) (2025年8月27日16:39)
    0 0
    (2)がわかりません。 4次方程式の問題は初めてで、どうして良いかわかりません、、

    IMG_5501.jpeg

    回答

    くさぼうぼう : (id: 1236) (2025年8月27日18:52)
    0 0
    百花さん、こんばんは。 その手書きの解答らしきもののどこまでは理解できていますか? ================ では、初めから。(1)は変形だけだから読めば納得できたのかもしれませんが、単なる変形の問題ではなく、ある種の方程式を解くときの常套手段なのです。係数が左右対称である高次方程式の解き方になっています。係数が左右対称で、簡単には因数分解できないような4次方程式の解法なのです。 $x+\dfrac{1}{x}=t$ と置き換えることにより、左右対称な方程式は必ずtについての2次方程式に変形できるのです。その過程は(1)で分かるはずです。 そのようにしてtの2次方程式を作り、解いたら、そのtの値を使って$x+\dfrac{1}{x}=t$ すなわち $x^2-tx+1=0$ という2次方程式を作りこれを解けばxが求まるのです。 まずはその仕組みを理解してください。けっこう高度なことです。 (2)では(1)のような変形をして作ったtについての2次方程式の解について議論します。 4次方程式の解って、y=4次式という4次関数のグラフとⅹ軸との共有点のx座標です。4次関数の概形はわかりますか?数Ⅱの微分でやるのかな?だいたいWの形をしていて、角はどんがっていないで丸くなりますよ。これがⅹ軸と3点を共有するというのが「4次方程式が3個の実数解を持つ」ということです。4次方程式は複素数解も含めれば必ず4個の解を持つことはご存じですか?もし1個の複素数解を持てば、その共役複素数も解になることは分かります(まだやってないか?)ので、問題の「負の解が1個、正の解が2個」という状況では複素数解は持てません。だから3個のうち1個は重解になっているはずなのです。なかなか難しいですよ。大丈夫でしょうか? さて、重解は負なのか正なのか。これは4次関数のグラフの形状から負と決まります。なぜかというと、W型の4次関数のグラフで、ⅹ軸と負で1点、正で2点を共有し、さらにy軸上の(0,1)を通るような形では、どうがんばっても(笑)負のところが接するしかないのです。正のところで接してしまうと(0,1)が通れなかったり負の部分で交われなかったりしてしまいます。そのあたりの説明が一切書いていないので、その解答を読むだけではなかなか理解しづらいと思います。(特に12行目は。) よって、その4次方程式は負の重解と正の2解をもつという結論が出ますよ。 (2)の答案の②からtの値によってxの重解と2解が得られるので、②は実数解を持ちます。よって $t\leqq -2,2\leqq t$ が得られました。 また④のようにtとxは同符号だということから、負の重解が得られるのは②が重解を持つt=±2のうちt=-2の場合だと決まります。 よって12行目が得られます。ふ~~、大変だ! ここまでわかれば、なんとかなるかな?まだ難しいかもしれませんが、とりあえずここまではなんとか頭に収まりますか?この先は進めますか? ここまででなにか返事を書いてください。
    小林 百花 (id: 2066) (2025年8月27日20:16)
    0 0

    頭から全然わかりません そもそも、まず何したらいいのかわからなかったです、、

    くさぼうぼう : (id: 1236) (2025年8月27日21:28)
    0 0

    これはなかなか大変な問題です。追記しました。

    小林 百花 (id: 2066) (2025年8月27日21:49)
    0 0

    ありがとうございます! うーんと、いくつかまだわかりきれませんでした💦すみません🙇‍♀️ 特に さて、重解は負なのか正なのか。これは4次関数のグラフの形状から負と決まります。なぜかというと、W型の4次関数のグラフで、負で1点、正で2点、そしてy軸上の(0,1)を通るような形では、どうがんばっても(笑)負のところが接するしかないのです。正のところで接してしまうと(0,1)が通れなかったり負の部分で交われなかったりしてしまいます。そのあたりの説明が一切書いていないので、その解答を読むだけではなかなか理解しづらいと思います。 よって、その4次方程式は負の重解と正の2解をもつという結論が出ますよ。 ↑ここのイメージがつきません、、 これは自分で図を書いてみたら良いんですかね、?

    小林 百花 (id: 2066) (2025年8月27日21:53)
    0 0

    1番最後のところなんですが、なぜa <0ですか?? どこから出てきましたか、、😭

    小林 百花 (id: 2066) (2025年8月27日22:00)
    0 0

    ①次数が高い方程式 →置き換える 特に左右対称な方程式は t=x +1/x:1️⃣と置くとよい ②全体の流れとしては、 tを求めて、1️⃣の式よりxを求める →この方程式は実数解を持つ =判別式 ということですかね!? なんとなくわかるよーなわからないよーなという感じですね💦

    くさぼうぼう : (id: 1236) (2025年8月27日22:33)
    0 0

    21:49→はい、その4点を通り、1カ所では接しているような4次関数のグラフを書いてみてください。あれこれ試して、負の場所で接するような状態しかありえないことを体感して。 21:53→左側の一番下でa<0が示されています。 22:00→はい、そんな感じです。tで考える時とxで考えるところをしっかり意識しましょう。

    回答する