文字を含む2次関数のx軸との共有点

2次関数における\(x\)軸との共有点を求めるとき、文字が含まれていることもある。

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共有点ってなに?関数や図形が交わる点

文字を含む2次関数

文字が含まれている2次関数というのは
\(y=x^2-(\)\(a\)\(+1)x+\)\(a\)
\(y=x^2-2x+2\)\(k\)\(-4\)
こういう感じの式。
\(x\)と\(y\)が変数なのに対して、\(a\)とか\(k\)定数
数に対して文字と言えば\(x\)も\(y\)も\(a\)も\(k\)も文字となるが、ここでの文字\(a\)とか\(k\)定数のこと。
この\(a\)とか\(k\)の定数の値によって、共有点の個数や座標が変わってくる。
そのため、場合分けをしながら共有点の個数や座標を求めていかなければならない。

場合分け

場合分けをする基準は、共有点の個数。 つまり、\(D=b^2-4ac\)の符号によって場合分けをして行く。
例えば、2次関数\(y=x^2-(a+1)x+a\)と\(x\)軸の共有点の個数座標を求める場合、
\(D=b^2-4ac\)より
となり、\(a=1\)のとき\(D=0\)、\(a≠1\)のとき\(D\)>\(0\)となることが分かる。
つまり、
\(a=1\)のとき共有点は1個
\(a≠1\)のとき共有点は2個
ということが分かる。
\(y=x^2-(a+1)x+a\)より、
\(x^2-(a+1)x+a=0\)として、掛けて\(a\)、足して\(-(a+1)\)となる組み合わせは\(-a,-1\)となるので、
\((x-a)(x-1)=0\)となり、\(x=a,1\)ということが分かる。
\(D=b^2-4ac=(a-1)^2\)と分かっているので解の公式からも求めてみる。
こんな感じに求まる。
ここで\(a=1\)のときと、\(a≠1\)のときで場合分けして考える。
\(a=1\)のとき共有点は1個で、座標は\((1,0)\)
\(a≠1\)のとき共有点は2個で、座標は\((1,0),(a,0)\)
これが答え。
グラフで表すと

こんな感じ。
文字が含まれている2次関数は、その文字の値によってグラフの位置や形が変わることで、共有点の個数や座標が変わってくる。

例題

例題を解きながら、文字を含む2次関数の\(x\)軸との共有点の求め方を確認する。
\(y=x^2-2x+2k-4\)の係数について\(D=b^2-4ac\)より
\(D\)\(=b^2-4ac=(-2)^2-4・1・(2k-4)=4-8k+16=\)\(-8k+20\)
となる。 \(D\)の符号による共有点の個数は、
・\(D\)>\(0\)のとき、共有点2個
・\(D\)=\(0\)のとき、共有点1個
・\(D\)<\(0\)のとき、共有点なし
となるので、それぞれ場合分けしながら考えていく。
よって
\(k\)<\(\frac{5}{2}\)のとき、共有点2個
\(k\)=\(\frac{5}{2}\)のとき、共有点1個
\(k\)>\(\frac{5}{2}\)のとき、共有点なし
これが答え。
グラフで表すと

こんな感じ。

定義を知る

共有点
2つ以上の関数や図形が共通して持つ点
判別式
\(D=b^2-4ac\)

解の公式の

ここが判別式

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判別式の使い方

まとめ

判別式\(D\)はあくまで2次方程式の実数解の個数を判別する式。
2次関数のグラフに応用することで\(x\)座標との共有点の個数を調べることが出来る。
文字が含まれている2次関数は、その文字の値によってグラフの位置や形が変わることで、共有点の個数や座標が変わってくる。
そのため、場合分けをしながら共有点の個数や座標を求めていかなければならない。

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