与えられた4次方程式 $-3x^4 - 4x^3 + 12x^2 - 15 = 0$ の異なる実数解の個数を求める問題です。

代数学四次方程式実数解微分増減表
2025/8/4

1. 問題の内容

与えられた4次方程式 3x44x3+12x215=0-3x^4 - 4x^3 + 12x^2 - 15 = 0 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 f(x)=3x44x3+12x215f(x) = -3x^4 - 4x^3 + 12x^2 - 15 とおきます。
次に、導関数 f(x)f'(x) を計算します。
f(x)=12x312x2+24x=12x(x2+x2)=12x(x+2)(x1)f'(x) = -12x^3 - 12x^2 + 24x = -12x(x^2 + x - 2) = -12x(x+2)(x-1)
f(x)=0f'(x) = 0 となる xx を求めると、x=2,0,1x = -2, 0, 1 となります。これらの値は極値を与える xx の候補です。
次に、f(x)f(x) の増減表を作ります。
| x | ... | -2 | ... | 0 | ... | 1 | ... |
| :---- | :-: | :-: | :-: | :-: | :-: | :-: | :-: |
| f'(x) | + | 0 | - | 0 | + | 0 | - |
| f(x) | ↑ | 極大 | ↓ | 極小 | ↑ | 極大 | ↓ |
f(2)=3(2)44(2)3+12(2)215=3(16)4(8)+12(4)15=48+32+4815=17f(-2) = -3(-2)^4 - 4(-2)^3 + 12(-2)^2 - 15 = -3(16) - 4(-8) + 12(4) - 15 = -48 + 32 + 48 - 15 = 17
f(0)=3(0)44(0)3+12(0)215=15f(0) = -3(0)^4 - 4(0)^3 + 12(0)^2 - 15 = -15
f(1)=3(1)44(1)3+12(1)215=34+1215=10f(1) = -3(1)^4 - 4(1)^3 + 12(1)^2 - 15 = -3 - 4 + 12 - 15 = -10
したがって、
x=2x=-2 のとき、極大値 1717
x=0x=0 のとき、極小値 15-15
x=1x=1 のとき、極大値 10-10
グラフの概形を考えると、x±x \to \pm \infty のとき f(x)f(x) \to -\infty なので、実数解は存在しないことがわかります。
なぜならば、関数はx=2x=-2で極大値17をとり、x=0x=0で極小値-15をとり、x=1x=1で極大値-10を取ることから、y=0y=0と交差することはないためです。

3. 最終的な答え

0

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