3次方程式 関連問題
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3次方程式:
(a,b,c,dは実数,
) ・・・@
の解は、左辺が因数分解できるなら、
より、
の3解です。
このとき、
より、係数比較して、
,
,
が成立します(解と係数の関係と言います)。
因数分解の過程で、
となるとき、
または
,ですが、
の場合、
は実数解を持ちません。このときは、3次方程式の実数解は
のみです。複素数の範囲では、
(iは虚数単位)の2個の複素数解があります。
因数分解がすぐにできない場合には、因数定理を利用します。aの約数m,dの約数nから有理数
を作り、@の左辺のxに代入して0になるかどうか確かめます。0になれば、
という解があり、
と因数分解されます。
3次関数
を考えます。ここでは、
とします。
のグラフは全実数xに対して連続で、
,
・・・A より、少なくとも1つ
となるxがあり、3次方程式
は少なくとも1つの実数解を持ちます。

として、
・
のとき、
は、2個の実数解s,t (
)を持ちます。増減表は以下のようになります。 (a)
のとき、つまり、
かつ
のとき、Aと合わせて、3次方程式
は、
に1実数解、
に1実数解、
に1実数解、合わせて3実数解を持ちます。 (b)
のとき、3次方程式
は、
に1実数解、重解
を持ちます。 (c)
のとき、3次方程式
は、重解
,
に1実数解を持ちます。 (d)
のとき、
なら、3次方程式
は、
に1実数解を持ちます。
なら、3次方程式
は、
に1実数解を持ちます。 ・
のとき、
または
ですが、
は単調増加関数で、3次方程式
は、ただ1つの実数解を持ちます。
3次方程式の一般解法は、16世紀の数学者カルダノの方法が知られています('94日本医科大に出題)。
まず、3次方程式の
の係数で方程式を割って、
の係数を1にします。

になったとします。ここで、
と置いて、


として、2乗の項を消します。さらに、
,
とおくと、

2個目のカッコ内を因数分解するために、1の3乗根
を導入します。
より、
となるので、

こうして、
∴
・・・B
[例1]
では、
,
,
として、
とおくと、

整理して、
sの係数を
(
),定数項を
(
)とおくと、
となり、Bが3解を与えます。
より、
,
は、
の2解で、
,
とすると、
,
Bに代入すると、



こうして、3次方程式の解は、
[例2]
(上記の'94日本医科大で出題された方程式)では、
,
,
として、
とおくと、

整理して、
sの係数を
(
),定数項を
(
)とおくと、
となり、Bが3解を与えます。
より、
,
は、
の2解で、
,
とすると、
,
Bに代入すると、



こうして、3次方程式の解は、
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