不等式4x+1<3(x+a)を満たす最大の整数xがx=5であるとき、定数aの値の範囲を求めよ。

塾講師日記

今回は数Ⅰ不等式の問題です。

不等式\(4x+1<3(x+a)\)を満たす最大の整数\(x\)が\(x=5\)であるとき、定数\(a\)の値の範囲を求めよ。

ということなんですが、私の教え子たちは、みんな共通して同じところで疑問を抱きます。
それが、

\(
5<3a-1≦6
\)

という式が生徒用解答にも書いてあるのですが、なぜ

\(
5≦3a-1<6
\)

じゃないのか?

ということ。
今回は、この理由をメインに説明したいと思います。

1:不等式を解く

では不等式を解いてみます。
それほど難しいことではないので過程だけ記述します。
\(
\begin{eqnarray}
4x+1&<&3x+3a\\
4x-3x&<&3a-1\\
x&<&3a-1
\end{eqnarray}
\)

2:範囲について考える ①

ここが一番大事な部分になります。
『最大の整数\(x\)が\(x=5\)』
という条件です。

ここでちょっと考えましょうか。
\(3a-1\)の部分を数字に置き換えてみましょう。

<① \(x<4.99\) の場合>

この場合、整数の最大値はいくらになるでしょうか?
「\(x\)は4.99よりも小さい」
ということなので、\(x\)の最大整数は『4』になりますよね?
ここ理解できましたか?
では次の考え方ですよ。

<② \(x<5.00\) の場合>

この場合、整数の最大値はいくらになるでしょうか?
「\(x\)は5.00よりも小さい」
ということなので、\(x\)の最大整数は『5』ではなくて『4』になりますよね?
ここ理解できましたか?
では次の考え方ですよ。

<③ \(x<5.01\) の場合>

この場合、整数の最大値はいくらになるでしょうか?
「\(x\)は5.01よりも小さい」
ということなので、\(x\)の最大整数は『5』になりますよね?
ここ理解できましたか?

3:ここまでのまとめ ①

①、②、③の考え方から導かれたことは、

\(3a-1\)の部分が『5』よりも大きい時にこの不等式の最大整数が『5』になる。

ということ。
だから、\(5≦3a-1\)ではなくて\(5<3a-1\)になるんですね。

4:範囲について考える ②

今度は後ろの部分について考えてみましょう。
先ほどと同じように\(3a-1\)の部分を数字に置き換えてみましょう。

<④ \(x<5.99\) の場合>

この場合、整数の最大値はいくらになるでしょうか?
「\(x\)は5.99よりも小さい」
ということなので、\(x\)の最大整数は『5』になりますよね?
ここ理解できましたか?
では次の考え方ですよ。

<⑤ \(x<6.00\) の場合>

この場合、整数の最大値はいくらになるでしょうか?
「\(x\)は6.00よりも小さい」
ということなので、\(x\)の最大整数は『6』ではなくて『5』になりますよね?
ここ理解できましたか?
では次の考え方ですよ。

<⑥ \(x<6.01\) の場合>

この場合、整数の最大値はいくらになるでしょうか?
「\(x\)は6.01よりも小さい」
ということなので、\(x\)の最大整数は『6』になりますよね?
ここ理解できましたか?

5:ここまでのまとめ ②

④、⑤、⑥の考え方から導かれたことは、

\(3a-1\)の部分が『6』以下の時にこの不等式の最大整数が『5』になる。

ということ。
だから、\(3a-1<6\)ではなくて\(3a-1≦6\)になるんですね。

6:後は連立不等式を解くだけ

連立不等式を解きます。
\(
\begin{eqnarray}
\left\{
\begin{array}{l}
5<3a-1 …①\\
3a-1≦6 …②
\end{array}
\right.
\end{eqnarray}
\)

①より\(2<a\)
②より\(a<\frac{~7~}{~3~}\)

よって\(a\)の範囲は、

\(2<a≦\frac{~7~}{~3~}\)

となるわけですね。
お疲れさまでした。

勉強が終わったら遊びに出かけませんか?

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