공통수학1여러 가지 방정식수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

사차방정식 실근 빈칸

문제

다음은 양수 aa와 다항식 P(x)=x44x2a4+4a2P \left( x \right) = x ^{4} - 4 x ^{2} - a ^{4} + 4 a ^{2}에 대하여 방정식 P(x)=0P \left( x \right) = 0의 서로 다른 실근의 개수가 22가 되도록 하는 모든 aa의 값의 범위를 구하는 과정이다.

다항식 P(x)P \left( x \right)를 인수분해하면 P(x)=(x+a)(xa){x2(())}P \left( x \right) = \left( x + a \right) \left( x - a \right) \left\{ x ^{2} - \left( \square {\left( \text{가} \right)} \right) \right\} 이고, Q(x)=x2(())Q \left( x \right) = x ^{2} - \left( \square {\left( \text{가} \right)} \right)라 하면 P(x)=(x+a)(xa)Q(x)P \left( x \right) = \left( x + a \right) \left( x - a \right) Q \left( x \right)이다. a0a \neq 0이므로 aa, a- a는 방정식 P(x)=0P \left( x \right) = 0의 서로 다른 두 실근이다. 방정식 Q(x)=0Q \left( x \right) = 0이 중근을 갖는 경우에는 ()=0\square {\left( \text{가} \right)} = 0이므로 방정식 P(x)=0P \left( x \right) = 0은 서로 다른 세 실근 a- a, 00, aa를 갖는다. 따라서 방정식 P(x)=0P \left( x \right) = 0의 서로 다른 실근의 개수가 22가 되도록 하는 경우는 다음 두 가지이다. (ⅰ) 방정식 Q(x)=0Q \left( x \right) = 0이 서로 다른 두 실근을 갖는 경우 Q(x)=0Q \left( x \right) = 0의 서로 다른 두 실근은 aa, a- a이므로 a=()a = \square {\left( \text{나} \right)} (ⅱ) 방정식 Q(x)=0Q \left( x \right) = 0이 실근을 갖지 않는 경우 ()<0\square {\left( \text{가} \right)} < 0 \cdots\cdots (*) 이므로 부등식 (*)의 해를 구하면 a>()a > \square {\left( \text{다} \right)} (ⅰ), (ⅱ)에 의하여 방정식 P(x)=0P \left( x \right) = 0의 서로 다른 실근의 개수가 22가 되도록 하는 모든 aa의 값의 범위는 a=()a = \square {\left( \text{나} \right)} 또는 a>()a > \square {\left( \text{다} \right)}

위의 (가)에 알맞은 식을 f(a)f \left( a \right)라 하고, (나), (다)에 알맞은 수를 각각 pp, qq라 할 때, f(p)×qf \left( p \right) \times q의 값은? [4점] 1122334455

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해설

다항식 P(x)P \left( x \right)를 인수분해하면 P(x)=(x+a)(xa){x2(4a2)}P \left( x \right) = \left( x + a \right) \left( x - a \right) \left\{ x ^{2} - \left( \square {4 - a ^{2}} \right) \right\} 이고, Q(x)=x2(4a2)Q \left( x \right) = x ^{2} - \left( \square {4 - a ^{2}} \right)라 하면 P(x)=(x+a)(xa)Q(x)P \left( x \right) = \left( x + a \right) \left( x - a \right) Q \left( x \right)이다. a0a \neq 0이므로 aa, a- a는 방정식 P(x)=0P \left( x \right) = 0의 서로 다른 두 실근이다. 방정식 Q(x)=0Q \left( x \right) = 0이 중근을 갖는 경우에는 4a2=0\square {4 - a ^{2}} = 0이므로 방정식 P(x)=0P \left( x \right) = 0은 서로 다른 세 실근 a- a, 00, aa를 갖는다. 따라서 방정식 P(x)=0P \left( x \right) = 0의 서로 다른 실근의 개수가 22가 되도록 하는 경우는 다음 두 가지이다. (ⅰ) 방정식 Q(x)=0Q \left( x \right) = 0이 서로 다른 두 실근을 갖는 경우 Q(x)=0Q \left( x \right) = 0의 서로 다른 두 실근은 aa, a- a이므로 a=2\displaystyle a = \square {\sqrt{2}} (ⅱ) 방정식 Q(x)=0Q \left( x \right) = 0이 실근을 갖지 않는 경우 4a2<0\square {4 - a ^{2}} < 0 \cdots\cdots (*) 이므로 부등식 (*)의 해를 구하면 a>2a > \square {2} (ⅰ), (ⅱ)에 의하여 방정식 P(x)=0P \left( x \right) = 0의 서로 다른 실근의 개수가 22가 되도록 하는 모든 aa의 값의 범위는 a=2\displaystyle a = \square {\sqrt{2}} 또는 a>2a > \square {2} f(a)=4a2f \left( a \right) = 4 - a ^{2}, p=2\displaystyle p = \sqrt{2}, q=2q = 2 따라서 f(p)×q=4f \left( p \right) \times q = 4

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