質問<1994>
「「3次方程式」」
日付 2004/10/8
質問者 とまとかふぇ


三次方程式 \(x^{3}\)-18\(x^{2}\)-38x-40=0について
①x=\(2^{n}\)は解ではないことを証明せよ。
②この方程式を解け

特に①の証明については全く見当がつきません。
 できましたら、完全解答よろしくお願い致します。

★希望★完全解答★

お便り
日付 2004/10/9
回答者 wakky


この問題は二度目の登場のようです。
まず、書かれた問題どおりだとすると
これは因数分解できて
(x-20)(x^2+2x+2)=0
x^2+2x+2>0より
解は x=20 だけです。

質問<1666>と同じ問題であれば
x^2の係数は-18ではなく+18だと思います。
そこで
質問1666においてphaosさんがアドバイスしてくれていますが、
これを参考にパソコンでニュートン法による近似を試みてみました。
すると
-19.8157943861255
-0.7781837985352
2.5939781846607
以上の3つの近似解となりました。

2^nが解でないことの証明も
実際に紙と鉛筆で解くこともできませんでしたが
この問題の出どころはどこなんでしょうか?
私も完全解答を見てみたいと思います。
力になれなくてすみません(汗)

お便り
日付 2004/10/10
回答者 風あざみ


(1)x=\(2^{n}\)が解ではないこと
n=1のとき
\(x^{3}\)-18\(x^{2}\)-38x-40にx=2を代入して
\(2^{3}\)-18*\(2^{2}\)-38*2+40=-100となるのでx=2はこの方程式の解ではない。
n=2のとき
\(x^{3}\)-18\(x^{2}\)-38x-40にx=4を代入して
\(4^{3}\)-18*\(4^{2}\)-38*4+40=-336となるのでx=4はこの方程式の解ではない。
n≧3のとき
\(x^{3}\)-18\(x^{2}\)-38x-40=0が解x=\(2^{n}\)を持つと仮定する。
\(x^{3}\)-18\(x^{2}\)-38x-40=0にx=\(2^{n}\)を代入して
(\(2^{n}\)\()^{3}\)-18(\(2^{n}\)\()^{2}\)-38*\(2^{n}\)-40=0
2^(3n)-18*2^(2n)-38*\(2^{n}\)=40
\(2^{4}\)=16でくくると
\(2^{4}\)*{2^(3n-4)-18*2^(2n-4)-19*2^(n-3)}=40
左辺は16で割り切れるが右辺は40=16*2+8となって16では割り切れないので矛盾。

(2)
\(x^{3}\)-18\(x^{2}\)-38x-40にx=20を代入すると
2\(0^{3}\)-18*2\(0^{2}\)-38*20-40=0となるので
\(x^{3}\)-18\(x^{2}\)-38x-40=0はx=20を解にもつ
よって\(x^{3}\)-18\(x^{2}\)-38x-40は
\(x^{3}\)-18\(x^{2}\)-38x-40=(x-20)(\(x^{2}\)+2x+2)=0
\(x^{2}\)+2x+2=0の解は、解の公式より
x=-1\(\pm\)i(ただしiは虚数単位)と書ける。
よって\(x^{3}\)-18\(x^{2}\)-38x-40=0の解は
x=20、-1\(\pm\)i(ただしiは虚数単位)となる。