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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