4次方程式 $3x^4 - 4x^3 - 12x^2 + 5 = 0$ は正の解を何個持つかを求める問題です。

代数学四次方程式デカルトの符号法則解の個数中間値の定理
2025/7/26

1. 問題の内容

4次方程式 3x44x312x2+5=03x^4 - 4x^3 - 12x^2 + 5 = 0 は正の解を何個持つかを求める問題です。

2. 解き方の手順

デカルトの符号法則を用いて、正の解の個数を調べます。
与えられた多項式 f(x)=3x44x312x2+5f(x) = 3x^4 - 4x^3 - 12x^2 + 5 の係数の符号の変化を調べます。
係数は 3,4,12,53, -4, -12, 5 であり、符号の変化は、
343 \to -4: 1回
412-4 \to -12: 変化なし
125-12 \to 5: 1回
したがって、符号の変化は2回あります。
デカルトの符号法則によれば、正の解の個数は符号の変化の回数(この場合2回)に等しいか、または符号の変化の回数から偶数を引いた数になります。
したがって、正の解の個数は2個または0個です。
次に、xxが十分大きいとき、3x43x^4が支配的になるので、f(x)f(x)は正の値をとることがわかります。
また、f(0)=5>0f(0) = 5 > 0です。
f(1)=3412+5=8<0f(1) = 3 - 4 - 12 + 5 = -8 < 0
f(2)=3(16)4(8)12(4)+5=483248+5=27<0f(2) = 3(16) - 4(8) - 12(4) + 5 = 48 - 32 - 48 + 5 = -27 < 0
f(3)=3(81)4(27)12(9)+5=243108108+5=32>0f(3) = 3(81) - 4(27) - 12(9) + 5 = 243 - 108 - 108 + 5 = 32 > 0
したがって、中間値の定理より、区間(0,1)(0, 1)(2,3)(2, 3)にそれぞれ少なくとも1つずつ解が存在します。
よって、f(x)=0f(x)=0 は少なくとも2つの正の解を持つことがわかります。
したがって、正の解の個数は2個です。

3. 最終的な答え

2個

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