xの多項式\(x^{4}\)+\(x^{3}\)-\(x^{2}\)+ax+b (a,bは実数) が、ある2次式の二乗になるとき、
定数a,bの値を求めよ
わからないので教えてください。
★完全解答希望★
xの多項式\(x^{4}\)+\(x^{3}\)-\(x^{2}\)+ax+b (a,bは実数) が、ある2次式の二乗になるとき、
定数a,bの値を求めよ
わからないので教えてください。
★完全解答希望★
スマートな解答ではないですが…
ある2次式を p\(x^{2}\)+qx+rとおくと\(x^{4}\)+\(x^{3}\)-\(x^{2}\)+ax+bは
(p\(x^{2}\)+qx+r\()^{2}\)
と表せる。展開して
\(p^{2}\)\(x^{4}\)+2pq\(x^{3}\)+(2pr+\(q^{2}\))\(x^{2}\)+2qrx +\(r^{2}\)
係数を比較して
{ \(p^{2}\) = 1 …①
{ 2pq = 1 …②
{ 2pr+\(q^{2}\) = -1 …③
{ 2qr = a …④
{ \(r^{2}\) = b …⑤
①より p = \(\pm\)1
p = 1のとき
②より q = \(\frac{1}{2}\)
③へ代入して 2r+\(\frac{1}{4}\) = -1
2r = -\(\frac{5}{4}\) ∴ r = -\(\frac{5}{8}\)
④へ a = -\(\frac{5}{8}\)
⑤へ b = \(\frac{25}{64}\)
p = -1のとき
②より q = -\(\frac{1}{2}\)
③へ代入して -2r+\(\frac{1}{4}\) = -1
-2r = -\(\frac{5}{4}\) ∴ r = \(\frac{5}{8}\)
④へ a = -\(\frac{5}{8}\)
⑤へ b = \(\frac{25}{64}\)
∴ (a, b) = (-\(\frac{5}{8}\), \(\frac{25}{64}\))
「ある2次式」を p\(x^{2}\)+qx+r とおくことにします。
\(x^{4}\)+\(x^{3}\)-\(x^{2}\)+ax+b=(p\(x^{2}\)+qx+r\()^{2}\)
と表せるというわけですが,右辺を展開したときに \(x^{4}\) の項が出てきますが,
その係数は \(p^{2}\) で,左辺の \(x^{4}\) の係数は 1 なので,
あらかじめ p=1 として構いません。
したがって,
\(x^{4}\)+\(x^{3}\)-\(x^{2}\)+ax+b=(\(x^{2}\)+qx+r\()^{2}\)=\(x^{4}\)+2q\(x^{3}\)+(2r+\(q^{2}\))\(x^{2}\)+2qrx+\(r^{2}\)
となるので,両辺の係数を比較します。
\(x^{3}\) の係数:1=2q --- (1),
\(x^{2}\) の係数:-1=2r+\(q^{2}\) --- (2),
x の係数: a=2qr --- (3),
定数項:b=\(r^{2}\) --- (4).
まず (1) より q=\(\frac{1}{2}\) であることがわかります。これを (2) に代入して
r を求めると,r=-\(\frac{5}{8}\) となります。
これらを (3),(4) に代入すれば,a=-\(\frac{5}{8}\), b=\(\frac{25}{64}\) となります。