다음은 양수 a와 다항식 P(x)=x4−4x2−a4+4a2에 대하여 방정식 P(x)=0의 서로 다른 실근의 개수가 2가 되도록 하는 모든 a의 값의 범위를 구하는 과정이다.
다항식 P(x)를 인수분해하면
P(x)=(x+a)(x−a){x2−((가))} 이고, Q(x)=x2−((가))라 하면
P(x)=(x+a)(x−a)Q(x)이다.
a=0이므로 a, −a는 방정식 P(x)=0의 서로 다른 두 실근이다.
방정식 Q(x)=0이 중근을 갖는 경우에는 (가)=0이므로 방정식 P(x)=0은 서로 다른 세 실근 −a, 0, a를 갖는다.
따라서 방정식 P(x)=0의 서로 다른 실근의 개수가 2가 되도록 하는 경우는 다음 두 가지이다.
(ⅰ) 방정식 Q(x)=0이 서로 다른 두 실근을 갖는 경우
Q(x)=0의 서로 다른 두 실근은 a, −a이므로
a=(나) (ⅱ) 방정식 Q(x)=0이 실근을 갖지 않는 경우
(가)<0⋯⋯(∗) 이므로 부등식 (∗)의 해를 구하면 a>(다)
(ⅰ), (ⅱ)에 의하여 방정식 P(x)=0의 서로 다른 실근의 개수가 2가 되도록 하는 모든 a의 값의 범위는
a=(나)또는a>(다) 위의 (가)에 알맞은 식을 f(a)라 하고, (나), (다)에 알맞은 수를 각각 p, q라 할 때, f(p)×q의 값은? [4점]