2次方程式 $x^2 - 3x + 1 = 0$ の解を求め、そのうち正の解 $x = \frac{シ + \sqrt{ス}}{セ}$ について、$n < x < n+1$ を満たす整数 $n$ の値を求める問題です。

代数学二次方程式解の公式平方根の近似数値評価
2025/3/23

1. 問題の内容

2次方程式 x23x+1=0x^2 - 3x + 1 = 0 の解を求め、そのうち正の解 x=+x = \frac{シ + \sqrt{ス}}{セ} について、n<x<n+1n < x < n+1 を満たす整数 nn の値を求める問題です。

2. 解き方の手順

まず、2次方程式 x23x+1=0x^2 - 3x + 1 = 0 を解の公式を用いて解きます。
解の公式は、ax2+bx+c=0ax^2 + bx + c = 0 の解が x=b±b24ac2ax = \frac{-b \pm \sqrt{b^2 - 4ac}}{2a} で与えられることを利用します。
この問題では、a=1a=1, b=3b=-3, c=1c=1 なので、
x=(3)±(3)24(1)(1)2(1)=3±942=3±52x = \frac{-(-3) \pm \sqrt{(-3)^2 - 4(1)(1)}}{2(1)} = \frac{3 \pm \sqrt{9 - 4}}{2} = \frac{3 \pm \sqrt{5}}{2}
したがって、 x=3±52x = \frac{3 \pm \sqrt{5}}{2} です。
問題文より、x=+x=\frac{シ + \sqrt{ス}}{セ}の形である必要があるため、x=3+52x = \frac{3 + \sqrt{5}}{2} の方を使用します。
=3シ = 3, =5ス = 5, =2セ = 2 となります。
次に、n<3+52<n+1n < \frac{3 + \sqrt{5}}{2} < n+1 を満たす整数 nn を求めます。
5\sqrt{5}2<5<32 < \sqrt{5} < 3 を満たすので、2.2<5<2.32.2 < \sqrt{5} < 2.3 と評価できます。
3+52\frac{3 + \sqrt{5}}{2} の値は、3+22<3+52<3+32\frac{3 + 2}{2} < \frac{3 + \sqrt{5}}{2} < \frac{3 + 3}{2} より、52<3+52<62\frac{5}{2} < \frac{3 + \sqrt{5}}{2} < \frac{6}{2} すなわち 2.5<3+52<32.5 < \frac{3 + \sqrt{5}}{2} < 3 であることがわかります。
さらに詳しく評価するために、52.236\sqrt{5} \approx 2.236 とすると、
3+523+2.2362=5.2362=2.618\frac{3 + \sqrt{5}}{2} \approx \frac{3 + 2.236}{2} = \frac{5.236}{2} = 2.618
よって、n<2.618<n+1n < 2.618 < n+1 を満たす整数 nnn=2n = 2 となります。

3. 最終的な答え

シ = 3
ス = 5
セ = 2
ソ = 2

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