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実数かい?
難易度:
★★
宇奈月
2011/08/11 16:04
aを定数とする。
xについての方程式
(a
2
−2)x
2
+2ax+2=0
の解は、aの値によって2つの実数になることもあれば、2つの(実数でない)複素数となることもある。
この方程式の実数解がただ一つとなることもあるが、このような実数解となり得る実数すべての集合を求めよ。
過程は不要。
【
>>31
】
回答募集は終了しました。
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No.1
ヒミツ
PDJ
2011/08/11 16:49
結果だけ
宇奈月
違います
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△
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▼
No.2
ヒミツ
Delta
2011/08/11 16:54
宿題かと疑ってしまう・・・けど他の問題とか見る限り宿題とかではなさそうだと信じて。
宇奈月
違っています
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△
▽
▼
No.3
ヒミツ
夜雀鶺鴒
2011/08/11 19:07
こうかな・・・?
宇奈月
足りません
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△
▽
▼
No.4
ヒミツ
leo
2011/08/11 20:56
この手の問題は苦手ですが答えてみます
宇奈月
足りません
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△
▽
▼
No.5
ヒミツ
黒飴
2011/08/11 21:07
たぶん
宇奈月
違います
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△
▽
▼
No.6
ヒミツ
事務長
2011/08/11 22:48
こういうこと……?
宇奈月
そういう意味の問題ではありません
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△
▽
▼
No.7
ヒミツ
きょんぺー
2011/08/12 00:36
かなぁヽ(・ω・`)
宇奈月
違います
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△
▽
▼
No.8
ヒミツ
けんぎ
2011/08/12 07:45
これ、かなり難しいです。過程まで書いたら大変です。
宇奈月
恐らくこの問題の狙いには気づかれています。
答えは違っています
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△
▽
▼
No.11
宇奈月
2011/08/12 10:33
ご挑戦ありがとうございます
aの値を書いていると思われる人が何人かいましたが、求められているのはxの値の集合ですのでお間違いのないように。
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▽
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No.12
ヒミツ
黒飴
2011/08/12 11:21
なら・・
宇奈月
お見事!正解です
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No.13
ヒミツ
事務長
2011/08/12 11:59
こういうこと・・・?
宇奈月
正解に近づきましたが、まだ違っています
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△
▽
▼
No.15
REE
2011/08/12 14:50
問題に対する質問です。
「このような実数解」は解が2つの実数になる場合も含んでいますか?
宇奈月
含みません。
「この方程式の実数解がただ一つとなる」場合だけです。
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△
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No.16
ヒミツ
REE
2011/08/12 20:25
とりあえず、裏があると思って探した結果
宇奈月
違います
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No.17
ヒミツ
hikaruVB
2011/08/12 21:26
集合の書き方がわかりませんがこんなのでいいのでしょうか?
宇奈月
aを使わずに記述してください
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No.18
ヒミツ
じゅくちょう
2011/08/13 01:37
集合って言葉が、しっくり来てない。
違うかな…。
宇奈月
違っています
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No.19
ヒミツ
vipper
2011/08/13 06:54
こうですか?
宇奈月
はい正解です
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▽
▼
No.20
ヒミツ
vipper
2011/08/13 07:25
証明です
宇奈月
ご説明ありがとうございます
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No.21
ヒミツ
REE
2011/08/13 13:33
見落としはお約束
宇奈月
まだ違います
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No.22
ヒミツ
REE
2011/08/14 11:55
これでダメなら諦めるます
宇奈月
あら残念。また不正解です。
気が向いたらまたどーぞー
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No.23
ヒミツ
hikaruVB
2011/08/14 17:25
ですか?
宇奈月
違います
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No.24
ヒミツ
vipper
2011/08/15 04:59
暇潰しにもう少し考察してみました。あとクレームを
宇奈月
ご考察ありがとうございます
クレームについては、問題文に「複素数」という言葉が使われていることから明らかだと思われますが・・・
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▽
▼
No.25
ヒミツ
じゅくちょう
2011/08/16 02:48
計算間違いでしたかね。
それとも、根本的に違いますか?
宇奈月
これらの値が条件を満たすのは間違いないですが、他にも条件を満たすものがあるのです。
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No.27
いや「x」が複素数の範囲で定義されていることは読み取れるのですが、「a」の値が実数の範囲で定義されているのか、複素数の範囲で定義されているのかが不明じゃないですか?ということなのですけど。
それとも単に「定数」と言った場合は複素数と暗黙に定義されるものなのか、あるいは「x」が複素数なら「a」も自動的に複素数として定義されるものなのでしょうか?もしそうなら納得しますが。
この問題では「a」を"実"定数だと解釈してくる回答者は不正解だとして扱っているのだと思いますが、そもそも問題文に「a」が"複素"定数だという記述もない訳で、ひっかけのつもりなのかもしれませんが正直、微妙(反則技に近い)と思ってしまいました。
問題としては、無意味な修飾もなく高校での学習に忠実でありながら、こういう形式で問われることは稀だと思うので、なかなか面白いものだと感じました。それゆえ「a」の定義を敢えてぼかして出題しているところを見ると「興醒めするなぁ」という感じです。
vipper
2011/08/16 14:26
No.24 のコメントへ。
宇奈月
もう開き直って囁きを公開します。
問題文に「複素数」という言葉があることから、この問題が複素数を知っている人に向けての出題だということは明らかです。
複素数を知っている人なら複素数が定数になり得るということも理解できて当然です。
なので複素数の範囲で考えるのが当たり前です。
複素数が定数になり得ると分かっていながら、なぜ実数に限定されるかもしれないという発想がでてくるのでしょうか。
実数に限定すべきという明確な根拠があるならお教えください。
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No.28
ヒミツ
事務長
2011/08/17 22:19
まだ足りないんだろうなぁ
宇奈月
それをxに代入してみると、明らかに成立しませんね
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No.29
ヒミツ
hikaruVB
2011/08/18 00:37
No23は、計算ミスでした
もっとあるんでしょうか?
宇奈月
もっともっとありますよ
二次方程式の判別式で実数解の個数を判別するためには、係数が実数であり、二次の係数が0でないことが必要です。
この問題では係数が実数とは限らず、判別式を使うだけでは答えを求めることはできません。
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No.30
宇奈月
2011/08/26 16:44
近日中に正解を発表したいと思います。
この問題の核心はaは実数とは限らないということです。
a=b+ci (b,cは実数、iは虚数単位)
とでもおいて計算すれば簡単に求められるはずですよー
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No.31
宇奈月
2011/08/29 15:06
正解を発表します。
a=b+ci (b,cは実数、iは虚数単位)として計算すると、
((b+ci)^2-2)x^2+2(b+ci)x+2=0
(b^2-c^2+2bci-2)x^2+(2b+2ci)x+2=0
xが実数のとき、iを含むかどうかで左辺の実部、虚部を判断することができます。
左辺の実部=(b^2-c^2-2)x^2+2bx+2
左辺の虚部=2bcx^2+2c=2c(bx+1)
実部、虚部がそれぞれ0にならなくてはいけません。
虚部=0から、c=0またはbx+1=0
c=0の場合はaは実数となります。
係数が実数の二次方程式の場合は判別式によって実数解の個数を判別することができます。
但し、x^2の係数が0となる場合は二次方程式になりませんので、別途調べる必要があります。
x^2の係数が0になるのは、a=√2,-√2のときだけです。
2ax+2=0より、x=1/√2,-1/√2となります。
この場合、ただ一つの実数解であることは明らかです。
x^2の係数が0でない場合、判別式/4=a^2-2(a^2-2)=4-a^2となります。
実数解が一つのときは判別式=0ですので、aは2と-2です。
a=2のとき、(a^2-2)x^2+2ax+2=2x^2+4x+2=2(x+1)^2=0となり、x=-1が解です。
a=-2のとき、(a^2-2)x^2+2ax+2=2x^2-4x+2=2(x-1)^2=0となり、x=1が解です。
bx+1=0の場合
b=0だと1=0となってしまいますのでb=0ではありません。
よって、x=-1/bです。
これを、左辺の実部=0の式に代入しますと
(b^2-c^2-2)/(b^2)-2+2=0
(b^2-c^2-2)/(b^2)=0
よって、b^2-c^2-2=0です。
元の方程式は2bcix^2+(2b+2ci)x+2=0と書き直せます。
これを変形すると、2(bx+1)(cix+1)=0となります。
c=0でない場合はx=-1/ciがもう一つの解です。
これは実数ではないので確かに実数解が一つだけとなります。
b^2=c^2+2,c^2≧0ですので、b^2≧2であり、b≦-√2,b≧√2です。
b≦-√2のとき、-b≧√2であり、0<-1/b≦1/√2
b≦√2のとき、-b≦-√2であり、-1/√2≦-1/b<0
よって、-1/√2≦x<0,0<x≦1/√2となります。
以上より求める集合は、-1,-1/√2以上0未満の実数、0より大きく1/√2以下の実数、1を要素とする集合となります。
このクイズのヒント
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