$x^3 - ax^2 + (2a-3)x + a^2 + a - 1$ が $x^2 - 2x + 1$ で割り切れるような $a$ の値を求める問題です。

代数学多項式割り算因数定理導関数代入方程式
2025/7/19

1. 問題の内容

x3ax2+(2a3)x+a2+a1x^3 - ax^2 + (2a-3)x + a^2 + a - 1x22x+1x^2 - 2x + 1 で割り切れるような aa の値を求める問題です。

2. 解き方の手順

x22x+1=(x1)2x^2 - 2x + 1 = (x-1)^2 であるから、x3ax2+(2a3)x+a2+a1x^3 - ax^2 + (2a-3)x + a^2 + a - 1(x1)2(x-1)^2 で割り切れるとき、x=1x=1 を代入した値が0になり、さらに、その導関数に x=1x=1 を代入した値も0になります。
まず、f(x)=x3ax2+(2a3)x+a2+a1f(x) = x^3 - ax^2 + (2a-3)x + a^2 + a - 1 とおきます。
f(1)=1a+2a3+a2+a1=a2+2a3=0f(1) = 1 - a + 2a - 3 + a^2 + a - 1 = a^2 + 2a - 3 = 0
(a+3)(a1)=0(a+3)(a-1) = 0
よって、a=3a = -3 または a=1a = 1
次に、f(x)=3x22ax+2a3f'(x) = 3x^2 - 2ax + 2a - 3
f(1)=32a+2a3=0f'(1) = 3 - 2a + 2a - 3 = 0
これは、aa の値に関わらず成り立ちます。
a=3a = -3 のとき、f(x)=x3+3x29x+5f(x) = x^3 + 3x^2 - 9x + 5
これを x22x+1x^2 - 2x + 1 で割ってみます。
```
x + 5
x^2-2x+1 | x^3 + 3x^2 - 9x + 5
x^3 - 2x^2 + x
----------------
5x^2 - 10x + 5
5x^2 - 10x + 5
----------------
0
```
割り切れることが確認できました。
a=1a = 1 のとき、f(x)=x3x2x+1f(x) = x^3 - x^2 - x + 1
これを x22x+1x^2 - 2x + 1 で割ってみます。
```
x + 1
x^2-2x+1 | x^3 - x^2 - x + 1
x^3 - 2x^2 + x
----------------
x^2 - 2x + 1
x^2 - 2x + 1
----------------
0
```
割り切れることが確認できました。
したがって、a=3a=-3a=1a=1 はどちらも条件を満たします。

3. 最終的な答え

a=3,1a = -3, 1