Для того чтобы уравнение ( x^2 - 2(a+2)x + 4a + 5 = 0 ) имело корни разных знаков, необходимо, чтобы произведение корней было отрицательным. Согласно теореме Виета, произведение корней квадратного уравнения ( ax^2 + bx + c = 0 ) равно (\frac{c}{a}). В данном случае, коэффициент перед (x^2) равен 1, поэтому произведение корней будет равно свободному члену, то есть ( 4a + 5 ).
Следовательно, для того чтобы корни были разного знака, необходимо, чтобы произведение корней было отрицательным:
[
4a + 5 < 0
]
Решим это неравенство:
[
4a < -5
]
[
a < -\frac{5}{4}
]
Таким образом, уравнение ( x^2 - 2(a+2)x + 4a + 5 = 0 ) будет иметь корни разных знаков при ( a < -\frac{5}{4} ).
Проверим также наличие действительных корней, то есть условие для дискриминанта. Дискриминант квадратного уравнения ( ax^2 + bx + c = 0 ) равен ( D = b^2 - 4ac ). В нашем случае:
[
b = -2(a+2), \quad c = 4a + 5
]
[
D = [-2(a+2)]^2 - 4 \cdot 1 \cdot (4a + 5)
]
[
D = 4(a+2)^2 - 16a - 20
]
[
D = 4(a^2 + 4a + 4) - 16a - 20
]
[
D = 4a^2 + 16a + 16 - 16a - 20
]
[
D = 4a^2 - 4
]
[
D = 4(a^2 - 1)
]
[
D = 4(a - 1)(a + 1)
]
Чтобы уравнение имело действительные корни, дискриминант должен быть неотрицательным:
[
4(a - 1)(a + 1) \geq 0
]
Решим неравенство:
[
(a - 1)(a + 1) \geq 0
]
Корни этого неравенства: ( a = -1 ) и ( a = 1 ). Исследуем знаки на интервалах:
- ( a < -1 )
- ( -1 \leq a \leq 1 )
- ( a > 1 )
Знак неравенства выполняется при ( a \leq -1 ) или ( a \geq 1 ).
Таким образом, для того чтобы уравнение имело корни разных знаков, необходимы одновременно два условия:
- ( a < -\frac{5}{4} ) (для корней разных знаков),
- ( a \leq -1 ) (для действительных корней).
Объединяя эти условия, получаем, что ( a < -\frac{5}{4} ). Поскольку это условие уже входит в интервал ( a \leq -1 ), окончательное решение: ( a < -\frac{5}{4} ).