高校数学(指数方程式)

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もっとも簡単な指数方程式は $3^x=9$ これは  $3^x=3^2$ $3$ をはずして、$x=2$ となります。 2次方程式を解かせるようなパターンがよく出てきます。例えば、 $4^x-3\cdot 2^{x+1}-16=0$ このような場合、$2^x$ が見えてくるようにします。 $(2^2)^x-3\cdot 2^x \cdot 2^1-16=0$ $(2^x)^2-6\cdot 2^x-16=0$ これで $2^x$ が独立した感じになります。 $2^x=t$ とおくと、$t^2-6t-16=0$  したがって、$(t-8)(t+2)=0$ よって、$t=8,\ \ t=-2$ 指数 $2^x>0$ であるから、$t=-2$ は不適。よって、$t=8$ このグラフ $y=2^x$ は $x$ 軸より上にあり、 $2^x>0$ であることがわかる。 したがって、$2^x=8$ ここで、$2^x=2^3$ であるから、$x=3$ 他にも、$3^{2-x}=\sqrt[3]{9}$ であれば、 右辺は $\sqrt[3]{9}=\sqrt[3]{3^2}=3^{\frac{2}{3}}$ であるから、 $3^{2-x}=3^{\frac{2}{3}}$  $3$ をはずして、 $2-x=\frac{2}{3}$  $x=\frac{4}{3}$

高校数学(解と係数の関係)

2次方程式 $ax^2+bx+c=0$ の2つの解を $\alpha$、$\beta$ とすると

\begin{cases}\alpha +\beta =-\dfrac{b}{a}\\ \alpha \beta =\dfrac{c}{a}\end{cases}

3次方程式 $ax^3+bx^2+cx+d=0$ の3つの解を $\alpha$、$\beta$、$\gamma$ とすると

\begin{cases}\alpha +\beta +\gamma =-\dfrac{b}{a}\\ \alpha \beta +\beta \gamma +\gamma \alpha =\dfrac{c}{a}\\ \alpha \beta \gamma =-\dfrac{d}{a}\end{cases}

右辺がどちらもマイナスから始まっていることを覚えておくと、忘れにくいと思います。

マイナス、プラス、(マイナス)の順です。


ポピュラーな問題として

「2次方程式 $2x^2+5x-3=0$ の解を $\alpha$、$\beta$ とする。このとき、$\alpha^2 +\beta^2$ の値を求めなさい」

解と係数の関係から、$\alpha +\beta =-\frac{5}{2}$、$\alpha \beta=-\frac{3}{2}$

$\alpha ^{2}+\beta ^{2}=\left( \alpha +\beta \right) ^{2}-2\alpha \beta$

ここに代入して、

$=\left( -\dfrac{5}{2}\right) ^{2}-2\times \left( -\dfrac{5}{2}\right) \times \left( -\dfrac{3}{2}\right) =-\dfrac{5}{4}$



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