4次方程式2
当HPがいつもお世話になっているHN「よおすけ」さんからの出題です。
(平成30年7月22日付け)
方程式 (x2−2x−1)2+2(x+1)(x2−2x−1)+4x=0 を解きなさい。
(答) らすかるさんが考察されました。(平成30年7月22日付け)
(x^2-2x-1)^2+2(x+1)(x^2-2x-1)+4x
=(x^2-2x-1)^2+(2x+2)(x^2-2x-1)+2x・2
={(x^2-2x-1)+(2x)}{(x^2-2x-1)+2}
=(x^2-1)(x^2-2x+1)
=(x+1)(x-1)^3=0
から、 x=1、-1
よおすけさんから解答をいただきました。(平成30年7月22日付け)
左辺の式の計算を簡潔に行うため、x-1=Aとおく。
x+1=(x-1)+2=A+2 で、x^2-2x-1=(x^2-2x+1)-2=A^2-2 、4x=4(x-1+1)=4A+4 より、
(x^2-2x-1)^2+2(x+1)(x^2-2x-1)+4x
=(A^2-2)^2+2(A+2)(A^2-2)+4A+4
=A^4-4A^2+4+2(A^3-2A+2A^2-4)+4A+4
=A^4+2A^3
=A^3(A+2)=0
A^3=(x-1)^3、A+2=x+1 より、 x=1、-1
(コメント) 受験数学的には、らすかるさんやよおすけさんの解答が一般的なのだが、若い
高校生はすぐ展開したがる。その場合どのような解答になるか興味があったので
考えてみた。
展開して整理すると、 x4−2x3+2x−1=0 より、(x2−1)(x2+1)−2x(x2−1)=0
よって、 (x2−1)(x2−2x+1)=(x+1)(x−1)(x−1)2=(x+1)(x−1)3=0 から
x=1(3重解)、−1
※大抵は展開すると収拾がつかなくなるものだが、この問題は展開しても特段困ることはな
いようですね。展開してもし困ったら、「因数定理泣かせ」を参考にしてください。