공통수학1여러 가지 방정식수능 기출심화 문제 (4점 중반 이후, 킬러 직전)

사차방정식 허근 개수 빈칸

문제

다음은 xx에 대한 방정식 (x2+ax+a)(x2+x+a)=0\left( x ^{2} + ax + a \right) \left( x ^{2} + x + a \right) = 0 의 근 중 서로 다른 허근의 개수가 22이기 위한 실수 aa의 값의 범위를 구하는 과정이다.

(1) a=1a = 1인 경우 주어진 방정식은 (x2+x+1)2=0\left( x ^{2} + x + 1 \right) ^{2} = 0이다. 이 때, 방정식 x2+x+1=0x ^{2} + x + 1 = 0의 근은 x=1±()i2\displaystyle x = \frac{- 1 \pm \sqrt{{\square {( \text{가} )}} ^{}} i}{2} (단, i=1\displaystyle i = \sqrt{- 1})이므로 방정식 (x2+x+1)2=0\left( x ^{2} + x + 1 \right) ^{2} = 0의 서로 다른 허근의 개수는 22이다. (2) a1a \ne 1인 경우 방정식 x2+ax+a=0x ^{2} + ax + a = 0의 근은 x=a±()2\displaystyle x = \frac{- a \pm \sqrt{{\square {( \text{나} )}} ^{}}}{2}이다. (ⅰ) ()<0{\square {( \text{나} )}} < 0일 때, 방정식 x2+x+a=0x ^{2} + x + a = 0은 실근을 가져야 하므로 실수 aa의 값의 범위는 0<a14\displaystyle 0 < a \leq \frac{1}{4} 이다. (ⅱ) ()0{\square {( \text{나} )}} \geq 0일 때, 방정식 x2+x+a=0x ^{2} + x + a = 0은 허근을 가져야 하므로 실수 aa의 값의 범위는 a()a \geq {\square {( \text{다} )}} 이다.

따라서 (1)과 (2)에 의하여 방정식 (x2+ax+a)(x2+x+a)=0\left( x ^{2} + ax + a \right) \left( x ^{2} + x + a \right) = 0의 근 중 서로 다른 허근의 개수가 22이기 위한 실수 aa의 값의 범위는 0<a14\displaystyle 0 < a \leq \frac{1}{4} 또는 a=1a = 1 또는 a()a \geq {\square {( \text{다} )}} 이다.

위의 ()( \text{가} ), (다)에 알맞은 수를 각각 pp, qq라 하고, (나)에 알맞은 식을 f(a)f \left( a \right)라 할 때, p+q+f(5)p + q + f \left( 5 \right)의 값은? [4점] 8899101011111212

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해설

[출제의도] 사차방정식의 근 추론하기 (1) a=1a = 1인 경우 주어진 방정식은 (x2+x+1)2=0\left( x ^{2} + x + 1 {) ^{2} = 0} \right.이다. 이 때, 방정식 x2+x+1=0x ^{2} + x + 1 = 0의 근은 x=1±3i2\displaystyle x = \frac{- 1 \pm \sqrt{{\square {3}} ^{}} i}{2} (단, i=1\displaystyle i = \sqrt{- 1})이므로 방정식 (x2+x+1)2=0{\left( x ^{2} + x + 1 {) ^{2} = 0} \right.}의 서로 다른 허근의 개수는 22이다. (2) a1a \ne 1인 경우 방정식 x2+ax+a=0x ^{2} + ax + a = 0의 근은 x=a±a(a4)2\displaystyle x = \frac{- a \pm \sqrt{{\square {a ( a - 4 )}} ^{}}}{2}이다. (ⅰ) a(a4)<0{\square {a ( a - 4 )}} < 0일 때, 방정식 x2+x+a=0x ^{2} + x + a = 0은 실근을 가져야 하므로 실수 aa의 값의 범위는 0<a14\displaystyle 0 < a \leq \frac{1}{4} 이다. (ⅱ) a(a4)0{\square {a ( a - 4 )}} \geq 0일 때, 방정식 x2+x+a=0x ^{2} + x + a = 0은 허근을 가져야 하므로 실수 aa의 값의 범위는 a4a \geq {\square {4}} 이다. 따라서 (1)과 (2)에 의하여 방정식 (x2+ax+a)(x2+x+a)=0{\left( x ^{2} + ax + a {) {\left( x ^{2} + x + a {) = 0} \right.}} \right.}의 근 중 서로 다른 허근의 개수가 22이기 위한 실수 aa의 값의 범위는 0<a14\displaystyle 0 < a \leq \frac{1}{4} 또는 a=1a = 1 또는 a4a \geq {\square {4}} 이다. 따라서 p=3p = 3, f(a)=a(a4)f \left( a \right) = a \left( a - 4 \right), q=4q = 4이므로 p+q+f(5)=3+4+5=12p + q + f \left( 5 \right) = 3 + 4 + 5 = 12이다.

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