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

代数学二次方程式解と係数の関係式の計算根の性質
2025/5/12

1. 問題の内容

2次方程式 2x26x3=02x^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よ。
(1) α2+β2\alpha^2 + \beta^2
(2) (αβ)2(\alpha - \beta)^2
(3) α3+β3\alpha^3 + \beta^3
(4) β2α+α2β\frac{\beta^2}{\alpha} + \frac{\alpha^2}{\beta}

2. 解き方の手順

まず、解と係数の関係から、α+β\alpha + \betaαβ\alpha\beta の値を求める。
2x26x3=02x^2 - 6x - 3 = 0 において、解と係数の関係より、
α+β=62=3\alpha + \beta = -\frac{-6}{2} = 3
αβ=32=32\alpha\beta = \frac{-3}{2} = -\frac{3}{2}
(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=322(32)=9+3=12\alpha^2 + \beta^2 = (\alpha + \beta)^2 - 2\alpha\beta = 3^2 - 2(-\frac{3}{2}) = 9 + 3 = 12
(2) (αβ)2(\alpha - \beta)^2
(αβ)2=α22αβ+β2=α2+β22αβ=122(32)=12+3=15(\alpha - \beta)^2 = \alpha^2 - 2\alpha\beta + \beta^2 = \alpha^2 + \beta^2 - 2\alpha\beta = 12 - 2(-\frac{3}{2}) = 12 + 3 = 15
(3) α3+β3\alpha^3 + \beta^3
α3+β3=(α+β)(α2αβ+β2)=(α+β)((α+β)23αβ)=3(323(32))=3(9+92)=3(18+92)=3(272)=812\alpha^3 + \beta^3 = (\alpha + \beta)(\alpha^2 - \alpha\beta + \beta^2) = (\alpha + \beta)((\alpha + \beta)^2 - 3\alpha\beta) = 3(3^2 - 3(-\frac{3}{2})) = 3(9 + \frac{9}{2}) = 3(\frac{18+9}{2}) = 3(\frac{27}{2}) = \frac{81}{2}
(4) β2α+α2β\frac{\beta^2}{\alpha} + \frac{\alpha^2}{\beta}
β2α+α2β=β3+α3αβ=α3+β3αβ=81232=812×(23)=27\frac{\beta^2}{\alpha} + \frac{\alpha^2}{\beta} = \frac{\beta^3 + \alpha^3}{\alpha\beta} = \frac{\alpha^3 + \beta^3}{\alpha\beta} = \frac{\frac{81}{2}}{-\frac{3}{2}} = \frac{81}{2} \times (-\frac{2}{3}) = -27

3. 最終的な答え

(1) α2+β2=12\alpha^2 + \beta^2 = 12
(2) (αβ)2=15(\alpha - \beta)^2 = 15
(3) α3+β3=812\alpha^3 + \beta^3 = \frac{81}{2}
(4) β2α+α2β=27\frac{\beta^2}{\alpha} + \frac{\alpha^2}{\beta} = -27

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