3次方程式 $x^3 - 3x + 5 = 0$ の異なる実数解の個数を求める問題です。

代数学三次方程式微分増減極値
2025/8/4

1. 問題の内容

3次方程式 x33x+5=0x^3 - 3x + 5 = 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

3次関数 f(x)=x33x+5f(x) = x^3 - 3x + 5 のグラフを描き、x軸との交点の数を調べます。
まず、導関数を求めます。
f(x)=3x23f'(x) = 3x^2 - 3
f(x)=0f'(x) = 0 となる xx を求めます。
3x23=03x^2 - 3 = 0
x2=1x^2 = 1
x=±1x = \pm 1
したがって、x=1x = -1x=1x = 1 が極値を取る候補です。
次に、増減表を作成します。
x<1x < -1 のとき、f(x)>0f'(x) > 0 なので、f(x)f(x) は増加します。
x=1x = -1 のとき、f(x)=(1)33(1)+5=1+3+5=7f(x) = (-1)^3 - 3(-1) + 5 = -1 + 3 + 5 = 7 (極大値)
1<x<1-1 < x < 1 のとき、f(x)<0f'(x) < 0 なので、f(x)f(x) は減少します。
x=1x = 1 のとき、f(x)=(1)33(1)+5=13+5=3f(x) = (1)^3 - 3(1) + 5 = 1 - 3 + 5 = 3 (極小値)
x>1x > 1 のとき、f(x)>0f'(x) > 0 なので、f(x)f(x) は増加します。
増減表は以下のようになります。
| x | ... | -1 | ... | 1 | ... |
|------|------|------|------|------|------|
| f'(x) | + | 0 | - | 0 | + |
| f(x) | ↑ | 7 | ↓ | 3 | ↑ |
f(x)f(x)x=1x = -1 で極大値7をとり、x=1x = 1 で極小値3をとります。
極大値も極小値も正であることから、xx軸との交点は1つだけです。
したがって、異なる実数解の個数は1です。

3. 最終的な答え

1

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