塾生質問 二次不等式

二次不等式$ax^2+2ax+1<0$が実数解をもたないとき、定数$a$の値の範囲を求めよ。

わかりにくい言い回しですが、出題者の意図するところは、

$ax^2+2ax+1$の値が負のときには実数解が存在しない。

つまり、

$ax^2+2ax+1$の値が負のときは$ax^2+2ax+1$の値に対応するxが存在しない。

$y=ax^2+2ax+1$のグラフのイメージで考えれば、

「負の$y$の値に対応するxは存在しない。」-A

ということです。

また、

命題と対偶の真偽は一致しますから、この命題の対偶を考えて、

「解(=$x$)が存在するのは$ax^2+2ax+1≧0$の範囲である。」-B

と考えることもできます。

①④⑤⑥は負の$y$に対応するxが存在します。

一方、②③は負の$y$に対応するxが存在します。

これにより、上記$A,B$を叶えるのは②と③だけですから、

この条件を満たす$a$の範囲を求めればいいわけです。

②の条件を満たすのは

$ax^2+2ax+1$の判別式Dの値が$0$のとき、

③の条件を満たすのは

$ax^2+2ax+1$の判別式Dの値が$0$より小さいのときですから、

二つまとめて、

$D=(2a)^2-4a≦0$をみたす$a$の範囲を求めます。

$4a^2-4a≦0$

$a^2-a≦0$

$a(a-1)≦0$

$0≦a≦1$

ただし、$a=0$のとき、$ax^2+2ax+1=1<0$となり不等式が成り立ちません。

したがって答えは$0<a≦1$です。

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