与えられた3次方程式 $2x^3 + x^2 + x - 1 = 0$ を解きます。

代数学三次方程式因数定理組立除法解の公式複素数
2025/7/24

1. 問題の内容

与えられた3次方程式 2x3+x2+x1=02x^3 + x^2 + x - 1 = 0 を解きます。

2. 解き方の手順

この3次方程式を解くために、因数定理と組立除法を利用します。
まず、方程式の解の候補を見つけるために、定数項(-1)の約数(±1)を最高次の係数(2)の約数(±1, ±2)で割ったものを試します。
x=12x = \frac{1}{2} を代入してみます。
2(12)3+(12)2+(12)1=2(18)+14+121=14+14+121=12+121=11=02(\frac{1}{2})^3 + (\frac{1}{2})^2 + (\frac{1}{2}) - 1 = 2(\frac{1}{8}) + \frac{1}{4} + \frac{1}{2} - 1 = \frac{1}{4} + \frac{1}{4} + \frac{1}{2} - 1 = \frac{1}{2} + \frac{1}{2} - 1 = 1 - 1 = 0
x=12x = \frac{1}{2} が解の一つであることがわかりました。つまり、2x12x - 12x3+x2+x12x^3 + x^2 + x - 1 の因数です。
次に、組立除法を用いて 2x3+x2+x12x^3 + x^2 + x - 12x12x - 1 で割ります。
ただし、組立除法では、x12x - \frac{1}{2} で割る形にする必要があります。
```
1/2 | 2 1 1 -1
| 1 1 1
----------------
2 2 2 0
```
したがって、2x3+x2+x1=(x12)(2x2+2x+2)2x^3 + x^2 + x - 1 = (x - \frac{1}{2})(2x^2 + 2x + 2)
2x3+x2+x1=(2x1)(x2+x+1)2x^3 + x^2 + x - 1 = (2x - 1)(x^2 + x + 1)
残りの解は、x2+x+1=0x^2 + x + 1 = 0 の解です。
解の公式を用いて解を求めます。
x=b±b24ac2ax = \frac{-b \pm \sqrt{b^2 - 4ac}}{2a}
x=1±124(1)(1)2(1)=1±142=1±32=1±i32x = \frac{-1 \pm \sqrt{1^2 - 4(1)(1)}}{2(1)} = \frac{-1 \pm \sqrt{1 - 4}}{2} = \frac{-1 \pm \sqrt{-3}}{2} = \frac{-1 \pm i\sqrt{3}}{2}

3. 最終的な答え

したがって、3次方程式 2x3+x2+x1=02x^3 + x^2 + x - 1 = 0 の解は、
x=12,1+i32,1i32x = \frac{1}{2}, \frac{-1 + i\sqrt{3}}{2}, \frac{-1 - i\sqrt{3}}{2}

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