実数 $a, b, c$ に対して、$A = a+b+c$, $B = a^2+b^2+c^2$, $C = a^3+b^3+c^3$ とおく。このとき、$abc$ を $A, B, C$ を用いて表す。

代数学多項式対称式因数分解式の展開
2025/4/20

1. 問題の内容

実数 a,b,ca, b, c に対して、A=a+b+cA = a+b+c, B=a2+b2+c2B = a^2+b^2+c^2, C=a3+b3+c3C = a^3+b^3+c^3 とおく。このとき、abcabcA,B,CA, B, C を用いて表す。

2. 解き方の手順

まず、A2=(a+b+c)2A^2 = (a+b+c)^2 を展開する。
A2=(a+b+c)2=a2+b2+c2+2(ab+bc+ca)A^2 = (a+b+c)^2 = a^2 + b^2 + c^2 + 2(ab + bc + ca)
よって、
A2=B+2(ab+bc+ca)A^2 = B + 2(ab + bc + ca)
2(ab+bc+ca)=A2B2(ab + bc + ca) = A^2 - B
ab+bc+ca=A2B2ab + bc + ca = \frac{A^2 - B}{2}
次に、a3+b3+c33abc=(a+b+c)(a2+b2+c2abbcca)a^3 + b^3 + c^3 - 3abc = (a+b+c)(a^2+b^2+c^2 - ab - bc - ca) という公式を用いる。
C3abc=A(B(ab+bc+ca))C - 3abc = A(B - (ab+bc+ca))
ここで、ab+bc+ca=A2B2ab+bc+ca = \frac{A^2 - B}{2} を代入する。
C3abc=A(BA2B2)=A(2BA2+B2)=A(3BA22)C - 3abc = A(B - \frac{A^2 - B}{2}) = A(\frac{2B - A^2 + B}{2}) = A(\frac{3B - A^2}{2})
したがって、
3abc=CA(3BA22)=C3ABA32=2C3AB+A323abc = C - A(\frac{3B - A^2}{2}) = C - \frac{3AB - A^3}{2} = \frac{2C - 3AB + A^3}{2}
abc=2C3AB+A36abc = \frac{2C - 3AB + A^3}{6}

3. 最終的な答え

abc=A33AB+2C6abc = \frac{A^3 - 3AB + 2C}{6}

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