福田の数学〜慶應義塾大学2023年薬学部第1問(6)〜指数方程式が解をもたない条件 - 質問解決D.B.(データベース)

福田の数学〜慶應義塾大学2023年薬学部第1問(6)〜指数方程式が解をもたない条件

問題文全文(内容文):
$\Large\boxed{1}$ (6)aを実数とする。実数xの関数f(x)=$4^x$+$4^{-x}$+a($2^x$+$2^{-x}$)+$\frac{1}{3}a^2$-1 がある。
(i)t=$2^x$+$2^{-x}$とおくときtの最小値は$\boxed{\ \ ソ\ \ }$であり、f(x)をtの式で表すと$\boxed{\ \ タ\ \ }$である。
(ii)a=-3のとき、方程式f(x)=0の解をすべて求めると、x=$\boxed{\ \ チ\ \ }$である。
(iii)方程式f(x)=0が実数解を持たないようなaの値の範囲は$\boxed{\ \ ツ\ \ }$である。
単元: #数Ⅱ#大学入試過去問(数学)#指数関数と対数関数#指数関数#学校別大学入試過去問解説(数学)#慶應義塾大学#数学(高校生)
指導講師: 福田次郎
問題文全文(内容文):
$\Large\boxed{1}$ (6)aを実数とする。実数xの関数f(x)=$4^x$+$4^{-x}$+a($2^x$+$2^{-x}$)+$\frac{1}{3}a^2$-1 がある。
(i)t=$2^x$+$2^{-x}$とおくときtの最小値は$\boxed{\ \ ソ\ \ }$であり、f(x)をtの式で表すと$\boxed{\ \ タ\ \ }$である。
(ii)a=-3のとき、方程式f(x)=0の解をすべて求めると、x=$\boxed{\ \ チ\ \ }$である。
(iii)方程式f(x)=0が実数解を持たないようなaの値の範囲は$\boxed{\ \ ツ\ \ }$である。
投稿日:2023.04.20

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問題文全文(内容文):
${\Large\boxed{1}}$[2]二つの関数$f(x)=\frac{2^x+2^{-x}}{2}, g(x)=\frac{2^x-2^{-x}}{2}$について考える。
(1)$f(0)=\boxed{セ}, g(0)=\boxed{ソ}$である。また、$f(x)$は
相加平均と相乗平均の関係から、$x=\boxed{タ}$で最小値$\boxed{チ}$をとる。
$g(x)=-2$となるxの値は$\log_2(\sqrt{\boxed{ツ}}-\boxed{テ})$である。

(2)次の①~④は、xにどのような値を代入しても常に成り立つ。
$f(-x)=\boxed{ト} \ldots①  g(-x)=\boxed{ナ} \ldots②$
$\left\{f(-x)\right\}^2-\left\{g(-x)\right\}^2=\boxed{ニ} \ldots③$  
$g(2x)=\boxed{ヌ}\ f(x)g(x) \ldots④$

$\boxed{ト}、\boxed{ナ}$の解答群
⓪$f(x)$    ①$-f(x)$    ②$g(x)$    ③$-g(x)$

(3)花子:①~④は三角関数の性質に似ているね。
太郎:三角関数の加法定理に類似した式$(\textrm{A})~(\textrm{D})$を考えてみたけど、常に
成り立つ式はあるだろうか。
花子:成り立たない式を見つけるために、式$(\textrm{A})~(\textrm{D})$の$\beta$に
何か具体的な値を代入して調べてみたら?

太郎さんが考えた式
$f(\alpha-\beta)=f(\alpha)g(\beta)+g(\alpha)f(\beta) \ldots(\textrm{A})$ 
$f(\alpha+\beta)=f(\alpha)g(\beta)+g(\alpha)f(\beta) \ldots(\textrm{B})$
$f(\alpha-\beta)=f(\alpha)g(\beta)+g(\alpha)f(\beta) \ldots(\textrm{C})$ 
$f(\alpha+\beta)=f(\alpha)g(\beta)-g(\alpha)f(\beta) \ldots(\textrm{D})$

(1),(2)で示されたことのいくつかを利用すると、式$(\textrm{A})~(\textrm{D})$のうち、
$\boxed{ネ}$以外の3つは成り立たないことが分かる。$\boxed{ネ}$は左辺と右辺を
それぞれ計算することによって成り立つことが確かめられる。

$\boxed{ネ}$の解答群
⓪$(\textrm{A})$   ①$(\textrm{B})$   ②$(\textrm{C})$   ③$(\textrm{D})$

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