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二次不等式の解き方【判別式・場合分け】

公開日: 2026/7/11

📐 公式まとめ

  • 3. 判別式と解の個数

    D=b24acD = b^2 - 4ac

1. 二次不等式とは

ax2+bx+c>0ax^2 + bx + c > 0a0a \neq 0)のような二次式を用いた不等式を二次不等式といいます。グラフ(放物線)と xx 軸の位置関係を使って解きます。

2. 解法の基本方針

y=ax2+bx+cy = ax^2 + bx + c のグラフを考えます。

  • ax2+bx+c>0ax^2 + bx + c > 0 の解 → グラフが xx 軸より上にある xx の範囲
  • ax2+bx+c<0ax^2 + bx + c < 0 の解 → グラフが xx 軸より下にある xx の範囲

3. 判別式と解の個数

D=b24acD = b^2 - 4ac
判別式 xx 軸との交点 説明
D>0D > 0 2点で交わる 実数解が2個(α<β\alpha < \beta
D=0D = 0 1点で接する 重解(α=β\alpha = \beta
D<0D < 0 交わらない 実数解なし

4. a>0a > 0(下に凸)のときの解

D>0D > 0(2つの異なる実数解 α<β\alpha < \beta

グラフは α\alphaβ\beta の間で xx 軸の下にあります。

ax2+bx+c>0x<α または x>βax^2 + bx + c > 0 \quad \Rightarrow \quad x < \alpha \text{ または } x > \beta ax2+bx+c<0α<x<βax^2 + bx + c < 0 \quad \Rightarrow \quad \alpha < x < \beta

D=0D = 0(重解 α\alpha

グラフは x=αx = \alpha でのみ xx 軸に接し、それ以外では xx 軸より上。

ax2+bx+c>0xα のすべての実数ax^2 + bx + c > 0 \quad \Rightarrow \quad x \neq \alpha \text{ のすべての実数} ax2+bx+c<0解なしax^2 + bx + c < 0 \quad \Rightarrow \quad \text{解なし}

D<0D < 0(実数解なし)

グラフは常に xx 軸より上。

ax2+bx+c>0すべての実数ax^2 + bx + c > 0 \quad \Rightarrow \quad \text{すべての実数} ax2+bx+c<0解なしax^2 + bx + c < 0 \quad \Rightarrow \quad \text{解なし}

5. 例題で確認

5.1. 例題1:D>0D > 0 の場合

x25x+4<0x^2 - 5x + 4 < 0

左辺を因数分解します。

x25x+4=(x1)(x4)x^2 - 5x + 4 = (x-1)(x-4)

α=1\alpha = 1β=4\beta = 4a=1>0a = 1 > 0 なので、

1<x<41 < x < 4

5.2. 例題2:D>0D > 0、大なり不等号

x23x10>0x^2 - 3x - 10 > 0 x23x10=(x+2)(x5)x^2 - 3x - 10 = (x+2)(x-5)

α=2\alpha = -2β=5\beta = 5a=1>0a = 1 > 0 なので、

x<2 または x>5x < -2 \text{ または } x > 5

5.3. 例題3:D=0D = 0 の場合

x26x+90x^2 - 6x + 9 \leq 0 x26x+9=(x3)2x^2 - 6x + 9 = (x-3)^2

重解 α=3\alpha = 3a=1>0a = 1 > 0 なので (x3)20(x-3)^2 \leq 0 を満たすのは (x3)2=0(x-3)^2 = 0 のときのみ。

x=3x = 3

5.4. 例題4:D<0D < 0 の場合

x2+x+1>0x^2 + x + 1 > 0

判別式:D=12411=14=3<0D = 1^2 - 4 \cdot 1 \cdot 1 = 1 - 4 = -3 < 0

a=1>0a = 1 > 0 かつ D<0D < 0 なので、グラフは常に xx 軸より上。

すべての実数\text{すべての実数}

5.5. 例題5:a<0a < 0(上に凸)の場合

x2+4x3>0-x^2 + 4x - 3 > 0

両辺に 1-1 をかけて(不等号の向きを逆に):

x24x+3<0    (x1)(x3)<0x^2 - 4x + 3 < 0 \implies (x-1)(x-3) < 0 1<x<31 < x < 3

6. 解法のまとめ(フローチャート)

二次不等式を解く手順
1. a > 0 になるよう調整(必要なら両辺に -1 をかけて不等号逆転)
2. 左辺の判別式 D を計算
3. D > 0 → 実数解 α < β を求めてグラフから解を読む
   D = 0 → 重解 α を求める(「解なし」か「x = α のみ」か「x ≠ α」)
   D < 0 → 「解なし」か「すべての実数」

7. クイズ

  1. x27x+100x^2 - 7x + 10 \leq 0 を解きなさい。

    • 答えを見る正解:2x52 \leq x \leq 5(x2)(x5)0(x-2)(x-5) \leq 0 なので α=2\alpha = 2β=5\beta = 5。下に凸、小なり等号なので α\alphaβ\beta の間(端点含む)。
  2. x24x+4>0x^2 - 4x + 4 > 0 を解きなさい。

    • 答えを見る正解:x2x \neq 2 のすべての実数。(x2)2>0(x-2)^2 > 0x=2x = 2 以外で成立。
  3. 2x2+3x5>0-2x^2 + 3x - 5 > 0 を解きなさい。

    • 答えを見る正解:解なし。両辺に 1-1 をかけると 2x23x+5<02x^2 - 3x + 5 < 0。判別式 D=940=31<0D = 9 - 40 = -31 < 0a=2>0a = 2 > 0 なので 2x23x+5>02x^2 - 3x + 5 > 0 が常に成立。よって不等式を満たす xx は存在しない。
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