二次関数 $y=ax^2+bx+c$ のグラフと $x$ 軸の共有点の $x$ 座標は
二次方程式 $ax^2+bx+c=0$ の解と一致する。
簡単な例題
二次関数 $y=x^2-3x+2$ のグラフと $x$ 軸の共有点の座標を求めよ。
$x$ 軸との共有点の $y$ 座標は $0$ なので、$x$ 座標は
$x^2-3x+2=0$ という二次方程式の解である。
これを因数分解すると、
$(x+1)(x+2)=0$
となり、解は $x=-1,-2$
よって、答えは $(-1,0)$ と $(-2,0)$
ちなみに、$y=x^2-3x+2$ のグラフは図のようになります。
関連:二次方程式の例題4問
解の公式を使う問題
例題2:二次関数 $y=2x^2+5x-1$ のグラフと $x$ 軸の共有点の座標を求めよ。
$x$ 軸との共有点の $y$ 座標は $0$ なので、$x$ 座標は
$2x^2+5x-1=0$ という二次方程式の解である。
解の公式を使って解くと、
$x=\dfrac{-5\pm\sqrt{5^2-4\cdot 2\cdot(-1)}}{2\cdot 2}\\
=\dfrac{-5\pm\sqrt{33}}{4}$
となる。
よって、答えは $\left(\dfrac{-5+\sqrt{33}}{4},0\right)$ と $\left(\dfrac{-5-\sqrt{33}}{4},0\right)$
共有点の個数
二次関数のグラフと $x$ 軸の共有点の個数を求めるだけなら判別式 $D$ の符号から判断できます:
$D>0$ なら共有点の個数は2つ
$D=0$ なら共有点の個数は 1つ(グラフは $x$ 軸と接する)
$D<0$ なら共有点の個数は 0つ
例題3:二次関数 $y=2x^2+5x-1$ のグラフと $x$ 軸の共有点の個数を求めよ。
例題2と同じ関数です。判別式 $D$ は
$D=5^2-4\cdot 2\cdot (-1)=33>0$
なので共有点の個数は2つだと分かります。
わざわざ二次方程式を解かなくても分かるので少し楽です。
例題4:二次関数 $y=x^2+x+1$ のグラフと $x$ 軸の共有点の個数を求めよ。
判別式は
$D=1^2-4\cdot 1\cdot 1=-3<0$
なので共有点の個数は0(共有点を持たない)だと分かります。
次回は 相加平均、相乗平均の不等式の意味と使い方 を解説します。