慶大理工数学'10年[A4]
正の整数n,kに対して、xの3次関数
を考える。3次方程式
が相異なる3つの実数解をもつような正の整数の組
を見つけたい。
の導関数を
とする。
が相異なる3つの実数解をもつならば、
の相異なる実数解の個数は
個でなければならない。これより、nとkの満たす不等式
・・・@ が得られる。
次に
とおくと、
も相異なる3つの実数解をもたなければならない。これより、@を得たのと同様にして、nとkの満たす不等式
・・・A が得られる。
正の整数nを与えるとき、連立不等式@,Aを満たす正の整数kをすべて求めると
の3つである。
に対して、方程式
を考えると、これはnに無関係に定まる解
とnを用いて表される2つの解
の3つの実数解をもつ。
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解答 枠の形がヒントになっています。誘導にうまく乗って解答を進めましょう。
(ツ) 
が相異なる3つの実数解をもつならば、
の相異なる実数解の個数は2個でなければなりません(微分法の方程式への応用を参照)。2 ......[答]
・・・@
......[答](ト) 
@を得たのと同様にして、2次方程式
の判別式
について、
・・・A2 ......[答]
(ナ) @について、
より、 ∴
・・・B
Aについて、
より、 ∴
・・・C
@と
より、
・・・DAと
より、
・・・ED,Eより、
この不等式を満たす整数kは、B,Cを考慮すると、
即ち、
......[答](ニ)
のとき、
・・・F「nに無関係に定まる解」という問題文の記述から、xに1,
,・・・と順に代入して行きます。 
・・・G(ヌ) Gより
は
を因数にもつ(因数定理を参照)ので、Fの
を
で割って、 (ネ)
......[答]
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