与えられた4次方程式 $x^4 - 4x^3 + 4x^2 = 1$ の異なる実数解の個数を求める問題です。

代数学方程式4次方程式二次方程式因数分解実数解
2025/7/16

1. 問題の内容

与えられた4次方程式 x44x3+4x2=1x^4 - 4x^3 + 4x^2 = 1 の異なる実数解の個数を求める問題です。

2. 解き方の手順

まず、与えられた方程式を整理します。
x44x3+4x21=0x^4 - 4x^3 + 4x^2 - 1 = 0
左辺を因数分解することを試みます。
x44x3+4x21=(x22x)21x^4 - 4x^3 + 4x^2 - 1 = (x^2 - 2x)^2 - 1 と変形できます。
これは A2B2=(AB)(A+B)A^2 - B^2 = (A - B)(A + B) の形をしているので、さらに因数分解できます。
(x22x1)(x22x+1)=0(x^2 - 2x - 1)(x^2 - 2x + 1) = 0
ここで、それぞれの因数が0になる場合を考えます。

1. $x^2 - 2x - 1 = 0$

この二次方程式の解は、解の公式を用いて求められます。
x=(2)±(2)24(1)(1)2(1)x = \frac{-(-2) \pm \sqrt{(-2)^2 - 4(1)(-1)}}{2(1)}
x=2±4+42x = \frac{2 \pm \sqrt{4 + 4}}{2}
x=2±82x = \frac{2 \pm \sqrt{8}}{2}
x=2±222x = \frac{2 \pm 2\sqrt{2}}{2}
x=1±2x = 1 \pm \sqrt{2}

2. $x^2 - 2x + 1 = 0$

この二次方程式は (x1)2=0(x - 1)^2 = 0 と因数分解できます。
したがって、x=1x = 1(重解)
したがって、x=1+2,12,1x = 1 + \sqrt{2}, 1 - \sqrt{2}, 1 が実数解です。
これらは異なる3つの実数解です。

3. 最終的な答え

異なる実数解の個数は3個です。

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