【質問】高校数Ⅰ:連立不等式 3x+a>6x-2, -2x+10≦x+a を満たす…

〔質問〕
aを定数とする。
連立不等式 3x+a>6x-2, -2x+10≦x+a を満たす実数xが存在するようなaの値の範囲は□である。
また、この連立不等式を満たす実数xがちょうど3個であるようなaの範囲は□である。
この□2つの所を求める問題ですが、連立不等式の応用さっぱり分かりません。
〔回答〕
まず前半についてですが、この連立方程式のそれぞれを変形すると「x<● かつ x≧■」というものが得られます。
その上で、問題文の「実数xが存在するような」というのは、数直線にこの2つを書き込んだときに「両方が重なる箇所がある」ということを意味しています。

例えば、
①「x<3 かつ x≧1」であれば、数直線に書き込めばきちんと 1≦x<3 に該当する箇所が出てきてくれますが、
②「x<3 かつ x≧4」とかや、さらには ③「x<3 かつ x≧3」とかであればきちんと「かつ」を満たすようなものがありません。
(②「3未満で、4以上でもあるもの」や、③「3未満で、3以上でもあるもの」という数は存在しない)

この ① と ② や、① と ③ の間にどういう違いがあるかを考えて、「上記の ● と ■ がどういう関係であれば ■≦x<● となってくれるか」を考えてみてください。
 
 
後半ですが、 ■≦x<● というのを数直線上に書いたら間に整数の箇所が3つあるということを言っています。
例えば 1.5≦x<4.8 であれば、間に 2, 3, 4 という整数が計3つあることになります。

要はそういう状況になるような ■ と ● の関係を考えればいいというものですが、今回の問題ではここから先がややこしくなります(ひとまずいける範囲で考えてみてください)。

■≦x<● の間に整数が3つということは、
(1) ■ と ● の幅が可能な限り狭い場合
例えば 1≦x<3.01 のように、■ と ● の幅が概ね 2(より少しだけ大きい)

(2) ■ と ● の幅が可能な限り広い場合
例えば 1.01≦x<4.99 のように、■ と ● の幅が概ね 5(より少しだけ小さい)

ということが考えられます。
これを用いると、「少なくとも ■ と ● の幅(つまり ●-■)は 2~5 の間」ということで、2<●-■<5 という不等式を立てて、ある程度答え(a の範囲)を絞り込むことができます。
その後、その a の範囲であれば ■ 及び ● が取りうる値の範囲の検討がつきますので、そこから「■≦x<● の間に整数解が3つ」という状況になっているかを確認する、という方針です。
(もう少し簡単な解き方を思いついたら更新しておきます)

 

※ 理解を優先するために、あえて大雑把に書いてある場合があります

 
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