2次方程式 $x^2 + 6x - 3 = 0$ の2つの解を $\alpha$, $\beta$ とするとき、以下の式の値を求めます。 (1) $\alpha^2 + \beta^2$ (2) $\alpha^2\beta + \alpha\beta^2$ (3) $\alpha^3 + \beta^3$ (4) $\frac{1}{\alpha} + \frac{1}{\beta}$ (5) $(\alpha - \beta)^2$ (6) $(\alpha + 1)(\beta + 1)$

代数学二次方程式解と係数の関係式の計算
2025/5/7

1. 問題の内容

2次方程式 x2+6x3=0x^2 + 6x - 3 = 0 の2つの解を α\alpha, β\beta とするとき、以下の式の値を求めます。
(1) α2+β2\alpha^2 + \beta^2
(2) α2β+αβ2\alpha^2\beta + \alpha\beta^2
(3) α3+β3\alpha^3 + \beta^3
(4) 1α+1β\frac{1}{\alpha} + \frac{1}{\beta}
(5) (αβ)2(\alpha - \beta)^2
(6) (α+1)(β+1)(\alpha + 1)(\beta + 1)

2. 解き方の手順

まず、解と係数の関係から、
α+β=6\alpha + \beta = -6
αβ=3\alpha\beta = -3
がわかります。これらを利用して各式の値を求めます。
(1) α2+β2\alpha^2 + \beta^2
(α+β)2=α2+2αβ+β2(\alpha + \beta)^2 = \alpha^2 + 2\alpha\beta + \beta^2 より、
α2+β2=(α+β)22αβ\alpha^2 + \beta^2 = (\alpha + \beta)^2 - 2\alpha\beta
α2+β2=(6)22(3)=36+6=42\alpha^2 + \beta^2 = (-6)^2 - 2(-3) = 36 + 6 = 42
(2) α2β+αβ2\alpha^2\beta + \alpha\beta^2
α2β+αβ2=αβ(α+β)\alpha^2\beta + \alpha\beta^2 = \alpha\beta(\alpha + \beta)
α2β+αβ2=(3)(6)=18\alpha^2\beta + \alpha\beta^2 = (-3)(-6) = 18
(3) α3+β3\alpha^3 + \beta^3
α3+β3=(α+β)(α2αβ+β2)\alpha^3 + \beta^3 = (\alpha + \beta)(\alpha^2 - \alpha\beta + \beta^2)
α3+β3=(α+β)((α+β)23αβ)\alpha^3 + \beta^3 = (\alpha + \beta)((\alpha + \beta)^2 - 3\alpha\beta)
α3+β3=(6)((6)23(3))=(6)(36+9)=(6)(45)=270\alpha^3 + \beta^3 = (-6)((-6)^2 - 3(-3)) = (-6)(36 + 9) = (-6)(45) = -270
(4) 1α+1β\frac{1}{\alpha} + \frac{1}{\beta}
1α+1β=α+βαβ\frac{1}{\alpha} + \frac{1}{\beta} = \frac{\alpha + \beta}{\alpha\beta}
1α+1β=63=2\frac{1}{\alpha} + \frac{1}{\beta} = \frac{-6}{-3} = 2
(5) (αβ)2(\alpha - \beta)^2
(αβ)2=(α+β)24αβ(\alpha - \beta)^2 = (\alpha + \beta)^2 - 4\alpha\beta
(αβ)2=(6)24(3)=36+12=48(\alpha - \beta)^2 = (-6)^2 - 4(-3) = 36 + 12 = 48
(6) (α+1)(β+1)(\alpha + 1)(\beta + 1)
(α+1)(β+1)=αβ+α+β+1(\alpha + 1)(\beta + 1) = \alpha\beta + \alpha + \beta + 1
(α+1)(β+1)=3+(6)+1=8(\alpha + 1)(\beta + 1) = -3 + (-6) + 1 = -8

3. 最終的な答え

(1) α2+β2=42\alpha^2 + \beta^2 = 42
(2) α2β+αβ2=18\alpha^2\beta + \alpha\beta^2 = 18
(3) α3+β3=270\alpha^3 + \beta^3 = -270
(4) 1α+1β=2\frac{1}{\alpha} + \frac{1}{\beta} = 2
(5) (αβ)2=48(\alpha - \beta)^2 = 48
(6) (α+1)(β+1)=8(\alpha + 1)(\beta + 1) = -8

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