与えられた4次方程式 $x^4 - x^3 + x^2 + x - 2 = 0$ の解を求めます。

代数学4次方程式解の公式複素数因数分解
2025/5/28

1. 問題の内容

与えられた4次方程式 x4x3+x2+x2=0x^4 - x^3 + x^2 + x - 2 = 0 の解を求めます。

2. 解き方の手順

まず、整数解を探します。定数項が-2であるため、解の候補として±1, ±2を試します。
x=1x=1 のとき: 1413+12+12=11+1+12=01^4 - 1^3 + 1^2 + 1 - 2 = 1 - 1 + 1 + 1 - 2 = 0
したがって、x=1x=1 は解の一つです。
x=1x=-1 のとき: (1)4(1)3+(1)2+(1)2=1+1+112=0(-1)^4 - (-1)^3 + (-1)^2 + (-1) - 2 = 1 + 1 + 1 - 1 - 2 = 0
したがって、x=1x=-1 も解の一つです。
x=1x=1x=1x=-1が解であることから、(x1)(x-1)(x+1)(x+1)が因数であることがわかります。
したがって、(x1)(x+1)=x21(x-1)(x+1) = x^2 - 1も因数となります。
与えられた4次式をx21x^2-1で割ります。
```
x^4 - x^3 + x^2 + x - 2 = (x^2 - 1)(x^2 - x + 2)
```
x2x+2=0x^2 - x + 2 = 0 を解きます。
解の公式を用いて、x=b±b24ac2ax = \frac{-b \pm \sqrt{b^2 - 4ac}}{2a}を計算します。
この場合、a=1a=1, b=1b=-1, c=2c=2です。
x=1±(1)24(1)(2)2(1)=1±182=1±72=1±i72x = \frac{1 \pm \sqrt{(-1)^2 - 4(1)(2)}}{2(1)} = \frac{1 \pm \sqrt{1 - 8}}{2} = \frac{1 \pm \sqrt{-7}}{2} = \frac{1 \pm i\sqrt{7}}{2}

3. 最終的な答え

x=1,1,1+i72,1i72x = 1, -1, \frac{1 + i\sqrt{7}}{2}, \frac{1 - i\sqrt{7}}{2}