千葉大学/2018年度
千葉大学 2018年 数学 第12問解答・解説
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1問題
複素数z=cos(2π/9)+i sin(2π/9)に対し、α=z+z⁸とおく。f(x)は整数係数の3次多項式で、3次の係数が1であり、かつf(α)=0となるものとする。ただし、すべての係数が整数である多項式を、整数係数の多項式という。
(1) f(x)を求めよ。ただし、f(x)がただ1つに決まることは証明しなくてよい。
(2) 3次方程式f(x)=0のα以外の2つの解を、αの2次以下の、整数係数の多項式の形で表せ。
まずは自分で解いてみましょう。詰まったら「考え方」、解けたら「答え」で確かめられます。
2考え方
考え方を見る解き方の方針だけを確かめる
三倍角公式でfを求め、α²−2がもう一つの根と確認する。残る根は三次式の解と係数の関係で表す。
3答え
答えを見る自分の答えと照らし合わせる
数式が横に長い場合は、左右にスクロールして確認できます。
4解答
解答を見る途中式つきの解答
Independent derivation
Let . Then , so the triple-angle identity gives Thus is a monic integer cubic satisfying .
For the first other root, using , The triple-angle identity gives , so is a root of .
This root differs from : otherwise , so or , but . The three roots of sum to zero because its coefficient is zero. The remaining root is therefore Both requested roots are integer-coefficient polynomials in of degree at most two.
この問題で使う考え方
- 三倍角公式
- ド・モアブルの定理・z^9=1
- 三次式の解と係数の関係
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