Algebra · real student question

関数 f(x) = 1 / (8/(x − 5) − 2) の定義域を求め、区間で表せ。

Question

関数

f(x)=18x52f(x)=\dfrac{1}{\dfrac{8}{x-5}-2}

の定義域を求め、区間で表せ。

Step-by-step solution

  1. 分数の個数ではなく、分母の個数を数える。 繁分数は壊れる箇所が 2 つ以上ある。この関数では 2 つで、内側の分母 x5x-5 と、外側の分母 8x52\frac{8}{x-5}-2 である。どちらも 00 であってはならず、それぞれが別々の除外値を与える。

  2. 制約 1 —— 内側の分母。 8x5\frac{8}{x-5} には

    x50x5.x-5\ne 0\quad\Longrightarrow\quad x\ne 5.

    が必要である。

  3. 制約 2 —— 外側の分母。 外側の分母を 00 とおいて解き、その根を除外する:

    8x52=0  8x5=2  8=2(x5)  x=9,\frac{8}{x-5}-2=0\ \Longrightarrow\ \frac{8}{x-5}=2\ \Longrightarrow\ 8=2(x-5)\ \Longrightarrow\ x=9,

    よって x9x\ne 9 である。

  4. なぜ簡約する前に制約を求めなければならないのか。 分子と分母に x5x-5 を掛けるときれいな形

    f(x)=x582(x5)=x5182x.f(x)=\frac{x-5}{8-2(x-5)}=\frac{x-5}{18-2x}.

    になる。この形でも x9x\ne 9 は見える(x=9x=9182x=018-2x=0 になる)が、x5x\ne 5 という制約は完全に失われている。先に簡約して簡約後の式から定義域を読むのが、この手の問題を間違える定番の道である。

  5. 定義域を区間で書く。 実数直線から 2 つの孤立点を取り除くと、3 つの開区間が残る:

    (,5)(5,9)(9,).(-\infty,5)\cup(5,9)\cup(9,\infty).

Answer

(,5)(5,9)(9,)(-\infty,5)\cup(5,9)\cup(9,\infty)

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