【解答】
題意の不等式
について考える.
(式1)の両辺以上だから両辺の平方根をとって, に注意すると
となる.
簡単のため()として(式2)に代入すると
である.これがなる任意ので成り立つためのの条件を求める.
の時は ()を(式3)に代入すると
となり,右辺はより正だから不適である.
したがって が必要である.
この時(式3)の絶対値を外して
となる.この右辺をとおいて,の値域を求めよう.
の一階微分は
だから,の値によっての挙動は以下のようになる.
1. の時
となるから は単調減少である.
したがって(式5)が全ての で成立する条件は
である.
2. の時
この時の増減表は以下のようになる.
表 1: の増減表
したがって, と同様に求める条件は
である.
以上(式8),(式9)は をみたすから,求める答えは
の時の時
である.