新潟大学/2025年度/前期
4新潟大学 2025年 数学 第4問解答・解説
1問題
新潟大学2025年度第4問
2つの関数
f(x)=log2x,g(x)=∣x2−2x−3∣−∣x2−x∣について、それらの合成関数
h(x)=(g∘f)(x)=g(f(x))を考える。次の問いに答えよ。
(1)
161≦x≦4のとき、
f(x)のとりうる値の範囲を求めよ。
(2)
161≦x≦4のとき、
h(x)のとりうる値の範囲を求めよ。
(3) 関数
y=h(x)(161≦x≦4)のグラフと直線
y=1の共有点の個数を求めよ。また、共有点の
x座標をすべて求めよ。
(4)
aは定数とする。関数
y=h(x)(161≦x≦4)のグラフと直線
y=aが共有点をもつとき、その共有点の個数を
aの値によって場合分けして求めよ。
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。
2答え
答えを見る自分の答えと照らし合わせる
(1)−4≦f(x)≦2。
(2)−2≦h(x)≦4。
(3)3個。
x=161,21,4。
(4)a=−2,4:1個。
a=1:3個。
−2<a<4 かつ
a=1:2個。(
a<−2 または
a>4 では0個。)
3解答
解答を見る途中式つきの解答
解答
(1)
f(x)=log2x は
x>0 で狭義単調増加。
端点
f(161)=−4、
f(4)=2 より結論を得る。
(2)
t=f(x) とおく。
−4≦t≦2 で、
g(t)=⎩⎨⎧−t−3−2t2+3t+3t+3−2t2+3t+3(−4≦t≦−1),(−1≦t≦0),(0≦t≦1),(1≦t≦2)となる。最初は
1 から
−2 へ減少し、中央2区間では
−2 から
4 へ増加し、最後は
4 から
1 へ減少する。
連続性より、値域は
−2≦y≦4 となる。
(3)
g(t)=1 を各区間で解く。
−4≦t≦−1 では
−t−3=1 から
t=−4。
−1≦t≦0 では
−2t2+3t+3=1、すなわち
2t2−3t−2=(2t+1)(t−2)=0 から
t=−21。
0≦t≦1 では
t+3=1 となる解はない。
1≦t≦2 では同じ二次方程式から
t=2。
x=2t に戻して、
x=161,21,4 を得る。
(4)
t と
x=2t は1対1に対応するので、
g(t)=a の解の個数を数える。
g は次の3つの区間でそれぞれ単調に変わる。
−4≦t≦−1 で
1 から
−2 へ、
−1≦t≦1 で
−2 から
4 へ、
1≦t≦2 で
4 から
1 へ。
a=−2,4 のときは、2つの区間が接する点を1個と数える。
−2<a<1 では左と中央の2個、
a=1 では左端・中央・右端の3個、
1<a<4 では中央と右の2個になる。
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。
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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