導関数を含む等式を満たす多項式(A)
★★★☆☆☆☆(共通テスト) / 作成者: shonan / 2026/10/24
🔁 類題: 導関数を含む等式を満たす多項式(B) (★★★☆☆☆☆(共通テスト))
問題
多項式 $f(x)$ が,すべての $x$ について $\{f'(x)\}^2=4f(x)$ を満たし,$f(0)=1$ である.$f(x)$ を求めよ.
$f(x)$ が定数 $c$ のとき,$f'(x)=0$ より $0=4c$ で $c=0$ となり,$f(0)=1$ に反する.
$f(x)$ の次数を $n\ (\geqq 1)$ とすると,左辺の次数は $2(n-1)$,右辺の次数は $n$ であるから $2n-2=n$ より $n=2$.
$f(x)=ax^2+bx+c\ (a\neq 0)$ とおくと $f'(x)=2ax+b$ で
\[ 4a^2x^2+4abx+b^2=4ax^2+4bx+4c \]
係数を比較して $4a^2=4a$,$4ab=4b$,$b^2=4c$.$a\neq 0$ より $a=1$.また $f(0)=c=1$ より $b^2=4$,$b=\pm 2$.
よって $f(x)=x^2+2x+1,\ x^2-2x+1$
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