初めまして。よろしくお願いします。
問題
\(x^{5}\)-1を実数の範囲で因数分解せよ。
★希望★完全解答★
初めまして。よろしくお願いします。
問題
\(x^{5}\)-1を実数の範囲で因数分解せよ。
★希望★完全解答★
クンマーの因数分解は、
x^n-y^n=(x-y)(x-ζ・y)(x-ζ^2・y)…(x-ζ^(n-1)・y)
ただし、ζ^n=1より、ζ=cos(2π/n)+isin(2π/n)
(ζはゼータと読む。英語のZにあたる)
以上より、複素数の範囲まで広げれば、次の5つに因数分解される。
x^5-1
=x^5-1^5
=(x-1)(x-ζ)(x-ζ^2)(x-ζ^3)(x-ζ^4)
ζ^5=1より
ζ=cos(2π/5)+isin(2π/5)
=cos72°+isin72°
ζ^2=cos144°+isin144°
ζ^3=cos216°+isin216°
ζ^4=cos288°+isin288°
因数分解の範囲が実数だから
ζとζ^4は、cos72°=cos288°、sin72°=-sin288°
ζ^2とζ^3は、cos144°=cos216°、sin144°=-sin216°
したがって、次の2つずつを組み合わせれば
(x-ζ)(x-ζ^4)=x^2-(ζ+ζ^4)x+ζ^5
=x^2-2cos72°・x+1
-1+\(\sqrt{\quad}\)5
=x^2-2・―――――・x+1
4
1-\(\sqrt{\quad}\)5
=x^2+――――・x+1
2
(x-ζ^2)(x-ζ^3)=x^2-(ζ^2+ζ^3)x+ζ^5
=x^2-2cos144°・x+1
-1-\(\sqrt{\quad}\)5
=x^2-2・―――――・x+1
4
1+\(\sqrt{\quad}\)5
=x^2+――――・x+1
2
ただし、
-1+\(\sqrt{\quad}\)5
cos72°=――――― ←<1079>参照
4
cos144°=cos2・72°=2co\(s^{272}\)°-1
-1+\(\sqrt{\quad}\)5
=2(―――――)^2-1
4
6-2\(\sqrt{\quad}\)5
=――――― - 1
8
-1-\(\sqrt{\quad}\)5
=―――――
4
したがって、
1-\(\sqrt{\quad}\)5 1+\(\sqrt{\quad}\)5
x^5-1=(x-1)(x^2+――――・x+1)(x^2+――――・x+1)
2 2