防衛医科大学校/2022年度/一般

II防衛医科大学校 2022年 数学 第II問解答・解説

数と式いろいろな式

1問題

防衛医科大学校2022年度第II問
2次方程式 x2+ax+b=0x^{2}+ax+b=0(a,ba,b は実数の定数)の異なる2解 α,β\alpha,\beta が、ある実数の定数 cc を用いてα=c−1+c+8c−1−c+2,β=c−1−c+8c−1+c+2\alpha=\frac{\sqrt{c-1}+\sqrt{c+8}}{\sqrt{c-1}-\sqrt{c+2}},\qquad \beta=\frac{\sqrt{c-1}-\sqrt{c+8}}{\sqrt{c-1}+\sqrt{c+2}}と表されるとする。α=−3\alpha=-3 のとき、aa の値は 3\boxed{3} であり、cc の値は互いに素である自然数 m,nm,n を用いて nm\frac{n}{m} と表すことができる。このとき、mm と nn の和は 4\boxed{4} となる。
解答番号3および4は、それぞれ次の選択肢から選ぶ。
解答番号3の選択肢: (1) 44、(2) 55、(3) 66、(4) 77、(5) 88。
解答番号4の選択肢: (1) 1717、(2) 1919、(3) 2121、(4) 2323、(5) 2525。

まずは自分で解いてみましょう。解けたら「答え」、詰まったら「解答」で確かめられます。

タイマー

15:00

2答え

答えを見る自分の答えと照らし合わせる
  • [3]=4 (1),c=118=nm (n=11, m=8),[4]=m+n=19 (2)[3]=4\ (1),\quad c=\dfrac{11}{8}=\dfrac{n}{m}\ (n=11,\,m=8),\quad [4]=m+n=19\ (2)。

3解答

解答を見る途中式つきの解答

考え方

置換で根号を一つの非負変数にまとめ、二乗に伴う符号条件を確認して定数cを定め、解と係数の関係を使った。

解答

根号の条件から c≧1c\geqq1 とする。u=c−1u=\sqrt{c-1} とおくと
c+2=u2+3,c+8=u2+9. \sqrt{c+2}=\sqrt{u^2+3},\qquad \sqrt{c+8}=\sqrt{u^2+9}.
α=−3\alpha=-3 を代入して整理すると
u+u2+9=−3{u−u2+3},4u+u2+9=3u2+3. u+\sqrt{u^2+9}=-3\{u-\sqrt{u^2+3}\}, \quad 4u+\sqrt{u^2+9}=3\sqrt{u^2+3}.
両辺を平方して整理すると
9−4u2=4uu2+9. 9-4u^2=4u\sqrt{u^2+9}.
右辺は非負なのでこの式の両辺をもう一度平方してよく、
(9−4u2)2=16u2(u2+9)よりu2=38. (9-4u^2)^2=16u^2(u^2+9) \quad\text{より}\quad u^2=\frac38.
元の式に戻すと u=6/4u=\sqrt6/4、c+2=36/4\sqrt{c+2}=3\sqrt6/4、c+8=56/4\sqrt{c+8}=5\sqrt6/4 であり、実際に α=−3\alpha=-3。従って
c=1+u2=118. c=1+u^2=\frac{11}{8}.
また
β=c−1−c+8c−1+c+2=−1. \beta=\frac{\sqrt{c-1}-\sqrt{c+8}}{\sqrt{c-1}+\sqrt{c+2}}=-1.
よって二解の和は −4-4 であり、解と係数の関係 α+β=−a\alpha+\beta=-a から a=4a=4(選択肢1)。さらに c=n/m=11/8c=n/m=11/8 は既約だから m+n=8+11=19m+n=8+11=19(選択肢2)。

読み終えたら解答を閉じて、もう一度自分の手で解いてみましょう。

この問題で使う考え方

  • 解と係数の関係

答えと解答は AI で作成したものです。誤りに気づいたらお問い合わせから教えてください。

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