①\(x^{3}\)-15\(x^{2}\)+71x-a=0の3つの解が等差数列をなすとき、解とaの値を求めよ。
②整係数の代数方程式f(x)=0がx=1-2^(\(\frac{1}{3}\))+2^(\(\frac{2}{3}\))を解としてもてば、
f(x)は\(x^{3}\)-3\(x^{2}\)+9x-9で割り切れることを証明せよ。
参考書を見ましたが、似たような問題がないため、断念です。
わかる方がいましたらどうぞよろしくお願い致します。
①\(x^{3}\)-15\(x^{2}\)+71x-a=0の3つの解が等差数列をなすとき、解とaの値を求めよ。
②整係数の代数方程式f(x)=0がx=1-2^(\(\frac{1}{3}\))+2^(\(\frac{2}{3}\))を解としてもてば、
f(x)は\(x^{3}\)-3\(x^{2}\)+9x-9で割り切れることを証明せよ。
参考書を見ましたが、似たような問題がないため、断念です。
わかる方がいましたらどうぞよろしくお願い致します。
①
三次関数の解と係数の関係を利用します。
おさらいすると
a\(x^{3}\)+b\(x^{2}\)+cx+d=0の三つの解をα,β,γとすると
α+β+γ = -\(\frac{b}{a}\)
αβ+βγ+γα = \(\frac{c}{a}\)
αβγ = -\(\frac{d}{a}\)
そこで問題に入ります。
三つの解が等差数列になるのだから
三つの解をそれぞれ
s-d,s,s+dとおきます。
(s,s+d,s+2dでもいいですけど、こっちの方が計算が楽になります。)
そこで解と係数の関係を使って
(s-d)+s+(s+d)=3s=15より
s=5
5(5-d)+5(5+d)+(5+d)(5-d)=71より
(途中計算省略)
\(d^{2}\)=4 となり d=\(\pm\)2
したがって三つの解は
5-2,5,5+2
5+2,5,5-2
どっちにしても
x=3,5,7が三つの解になります
解と係数の関係から
3×5×7=aより
a=105
ちなみに逆証すると
(x-3)(x-5)(x-7)=0を展開・整理すると
ちゃんと与式になります。
②
g(x)=\(x^{3}\)-3\(x^{2}\)+9x-9とおいて
x=1-2^(\(\frac{1}{3}\))+2^(\(\frac{2}{3}\))のとき
g(x)=0になればいいですね。
x=1-2^(\(\frac{1}{3}\))+2^(\(\frac{2}{3}\))は
f(x)=0の解だから
同時にg(x)=0の解であれば
f(x)はg(x)を因数にもつことになります
つまり、割り切れるってことになりますね。
ここでちょっと工夫して
g(x)=\(x^{3}\)-3\(x^{2}\)+9x-9
=(x-1\()^{3}\)+6x-8
x-1=2^(\(\frac{2}{3}\))-2^(\(\frac{1}{3}\))だから
(途中計算省略します)
(x-1\()^{3}\)+6x-8=0
つまりf(x)はg(x)で割り切れます。
問1
与式の解をα,β,γ(α<β<γ)とおくと
解と係数の関係より
α+β+γ=15 …(1)
αβ+βγ+γα=71 …(2)
αβγ=a …(3)
α,β,γがこの順に等差数列をなすとすると
α+γ=2β
(1)に代入して β=5
よって α+γ=10 …(4)
(2)より
(α+γ)β+γα=50+γα=71
よって γα=21 …(5)
これと(3)より a=105
(4),(5)より α,γはtの2次方程式
\(t^{2}\)-10t+21=0 の2解なのでこれを解いて
t=3,7
よってa=105,解は3,5,7
問2
g(x)=\(x^{3}\)-3\(x^{2}\)+9x-9 とおく
また、f(x)をg(x)で割った商をQ(x)
余りをR(x)とおくと
f(x)=g(x)Q(x)+R(x) …(1)
ここで g(1-2^(\(\frac{1}{3}\))+2^(\(\frac{2}{3}\)))=0
仮定より
x=1-2^(\(\frac{1}{3}\))+2^(\(\frac{2}{3}\))の時 f(x)=0
よって (1)より R(x)=0
よって
f(x)=0 の解がx=1-2^(\(\frac{1}{3}\))+2^(\(\frac{2}{3}\))
のときf(x)は\(x^{3}\)-3\(x^{2}\)+9x-9で割り切れる