基本的な指数不等式の問題

■問題

次の指数不等式を解け.

5 x + 5 −x ≧2

■答

すべての実数 x において成り立つ.等号成立は x=0

■ヒント

指数 x が実数の場合 5 x >0 , 5 −x >0 より相加平均・相乗平均の関係を考える.

■解き方

与式の左辺は 5 x という底が 5 ,指数が x の関数と, 5 −x という底が 5 ,指数が −x の関数の和になっている.

指数 x が実数の場合 5 x >0 , 5 −x >0 より相加平均・相乗平均の関係を考える.

5 x + 5 −x ≧2 5 x × 5 −x

指数法則より右辺を計算すると,

5 x + 5 −x ≧2

となる.

上式よりすべての実数 x で成り立つ.

等号成立は, 5 x = 5 −x より

x=0

となる.

よって,求める不等式の範囲はすべての実数 x ,等号成立は x=0

となる.

別解として,与式の右辺を左辺に移項すると

5 x + 5 −x −2≥0

指数法則を用いて,左辺を変形すると

5 2 x −2+ 5 2 −x ≥0

5 x 2 −2+ 5 −x 2 ≥0

5 x − 5 −x 2 ≥0

となり,不等式がすべての実数 x で成り立っていることが分かる.

等号成立は, 5 x − 5 −x =0 より

x=0

となる.

よって,求める不等式の範囲はすべての実数 x ,等号成立は x=0

としてもよい.

■問題へ戻る

ホーム>>カテゴリー分類>>指数/対数>>指数に関する問題>>基本的な指数不等式の問題

作成:学生スタッフ

最終更新日: 2025年10月3日