第5章 5.21

(1)

x2+4y2=2xx^2 + 4y^2 = 2x また x+y=kx + y = k とおくと y=(k−x)y = (k - x) これを代入すると

x2+4(k−x)2=2xx2+4k2−8kx+4x2=2x5x2−2(4k+1)x+4k2=0x^2 + 4(k-x)^2 = 2x \qquad x^2 + 4k^2 - 8kx + 4x^2 = 2x \qquad 5x^2 - 2(4k+1)x + 4k^2 = 0

x=4k+1±(4k+1)2−20k25x = \frac{4k + 1 \pm \sqrt{(4k+1)^2 - 20k^2}}{5}

これが実数解を持つには

(4k+1)2−20k2≥016k2+8k+1−20k2=−4k2+8k+1≥04k2−8k−1≤0(4k+1)^2 - 20k^2 \geq 0 \qquad 16k^2 + 8k + 1 - 20k^2 = -4k^2 + 8k + 1 \geq 0 \qquad 4k^2 - 8k - 1 \leq 0

ここで 4k2−8k−1=04k^2 - 8k - 1 = 0 とすると k=4±16+44=2±52k = \dfrac{4 \pm \sqrt{16+4}}{4} = \dfrac{2 \pm \sqrt{5}}{2}

これから kk の範囲は

2−52≤k≤2+52\frac{2-\sqrt{5}}{2} \leq k \leq \frac{2+\sqrt{5}}{2} となるので 最小値 2−52\dfrac{2-\sqrt{5}}{2} 最大値 2+52\dfrac{2+\sqrt{5}}{2}

(2)

xy=1xy = 1 また x+y=kx + y = k とおくと y=(k−x)y = (k - x) これを代入すると

x(k−x)=1x2−kx+1=0x=k±k2−42x(k-x) = 1 \qquad x^2 - kx + 1 = 0 \qquad x = \frac{k \pm \sqrt{k^2 - 4}}{2}

これが実数解を持つには k2−4≥0k^2 - 4 \geq 0 (k−2)(k+2)≥0(k-2)(k+2) \geq 0

条件から k≥2k \geq 2 となるので 最小値は 22

解説: r31bn1z