平行移動
y=F(x−p)のグラフは、y=F(x)のグラフを x 軸方向に p だけ平行移動したものである。
今回紹介する裏技は、この話題に関連するものである。
問 題 F(x−1)=x3+x2+x+1 のとき、F(x)を求めよ。
腕力で押し切ろうとする方だったら次のように計算するだろう。
(解) x−1=t とおくと、 x=t+1
よって、 F(t)=(t+1)3+(t+1)2+(t+1)+1
=t3+3t2+3t+1+t2+2t+1+t+1+1
=t3+4t2+6t+4
より、 F(x)=x3+4x2+6x+4 (終)
このような解法は、F(x)の次数が小さい場合は有効であるが、次数が高い場合は計算が
大変になる。(もちろん、2項定理を用いてもいいが、少し計算が煩雑かな?)
このような問題に対して、次の様な美しい裏技が知られている。
(裏技の解) F(x−1)=x3+x2+x+1 の両辺に x−1 を掛けて、
(x−1)F(x−1)=(x−1)(x3+x2+x+1)=x4−1
ここで、 x−1=t とおくと、 x=t+1 で、
tF(t)=(t+1)4−1=t4+4t3+6t2+4t+1−1=t4+4t3+6t2+4t
両辺を t で割って、 F(t)=t3+4t2+6t+4 より、 F(x)=x3+4x2+6x+4 (終)
この裏技をマスターするために、練習問題を残しておこう。
練習問題 F(x−1)=xn+xn-1+・・・+x+1 のとき、F(x)を求めよ。
(解) (x−1)F(x−1)=(x−1)(xn+xn-1+・・・+x+1)=xn+1−1
x−1=t とおくと、 x=t+1 で、 tF(t)=(t+1)n+1−1 より、
F(t)={(t+1)n+1−1}/t
このとき、
F(t)=n+1C0tn+n+1C1tn-1+n+1C2tn-2+・・・+n+1Cn-1t+n+1Cn (終)