## 1. 問題の内容

代数学多項式解の存在範囲中間値の定理三次方程式
2025/7/23
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1. 問題の内容

与えられた多項式 x33x2x+5=0x^3 - 3x^2 - x + 5 = 0 の解が nx<n+1n \le x < n+1 を満たすような整数 nn をすべて求める問題です。
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2. 解き方の手順

1. 関数 $f(x) = x^3 - 3x^2 - x + 5$ を定義します。

2. $f(x)$ のいくつかの整数値における符号を調べます。

3. 中間値の定理を利用して、解が存在する区間を特定します。

中間値の定理とは、f(x)f(x)が連続関数であり、f(a)f(a)f(b)f(b)の符号が異なる場合、aabbの間に少なくとも1つの解が存在するというものです。
具体的な計算:
* f(2)=(2)33(2)2(2)+5=812+2+5=13f(-2) = (-2)^3 - 3(-2)^2 - (-2) + 5 = -8 - 12 + 2 + 5 = -13
* f(1)=(1)33(1)2(1)+5=13+1+5=2f(-1) = (-1)^3 - 3(-1)^2 - (-1) + 5 = -1 - 3 + 1 + 5 = 2
* f(0)=033(0)20+5=5f(0) = 0^3 - 3(0)^2 - 0 + 5 = 5
* f(1)=133(1)21+5=131+5=2f(1) = 1^3 - 3(1)^2 - 1 + 5 = 1 - 3 - 1 + 5 = 2
* f(2)=233(2)22+5=8122+5=1f(2) = 2^3 - 3(2)^2 - 2 + 5 = 8 - 12 - 2 + 5 = -1
* f(3)=333(3)23+5=27273+5=2f(3) = 3^3 - 3(3)^2 - 3 + 5 = 27 - 27 - 3 + 5 = 2
* f(4)=433(4)24+5=64484+5=17f(4) = 4^3 - 3(4)^2 - 4 + 5 = 64 - 48 - 4 + 5 = 17
中間値の定理より、
* f(2)<0f(-2) < 0 かつ f(1)>0f(-1) > 0 であるため、2<x<1-2 < x < -1 の区間に解が存在します。したがって、n=2n = -2 が条件を満たします。
* f(1)>0f(1) > 0 かつ f(2)<0f(2) < 0 であるため、1<x<21 < x < 2 の区間に解が存在します。したがって、n=1n = 1 が条件を満たします。
* f(2)<0f(2) < 0 かつ f(3)>0f(3) > 0 であるため、2<x<32 < x < 3 の区間に解が存在します。したがって、n=2n = 2 が条件を満たします。
f(x)f(x) は 3 次多項式なので、解は最大で 3 つしかありません。上記で3つの解の存在する区間を見つけたので、これが全てです。
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3. 最終的な答え

n=2,1,2n = -2, 1, 2

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