$(1)$ $4$ つの実数 $(10\pm\sqrt 2\pm 4\sqrt 3)^3+1$ の和と等しい整数の最大素因数を求めよ.
$(2)$ 方程式 $(2x^2-x)(2x^2-7x+6)=7$ の実数解 $x$ に対する $x^5-\dfrac{1}{x^5}$ の値を求めよ.
$(1)$ $4$ つの実数 $m=\pm\,\sqrt 2\pm 4\sqrt 3$ の $1,2,3$ 乗平均はそれぞれ $0,50,0$ になるので,$(10+m)^3+1$ を展開した和は $4\cdot (1000+30\cdot 50+1)=10004$ となる.よって,$(100+2)^2-20^2=82\cdot 122$ より最大素因数は $\boldsymbol{61}$ とわかる.
$(2)$ $x(2x-1)(x-2)(2x-3)=7$ から $y=x^2-2x$ とおくと,$y\geqq -\,1$ かつ $y(4y+3)=7$ より $y=1$ になる.よって,$x-\dfrac{1}{x}=2$ の $2,3$ 乗から $x^2+\dfrac{1}{x^2}=6,\ \ x^3-\dfrac{1}{x^3}=14$ となるので,その積より $x^5-\dfrac{1}{x^5}=\boldsymbol{82}$ を得る.
四次式 $a^4+4b^4=(a^2-2ab+2b^2)(a^2+2ab+2b^2)$ をソフィー・ジェルマンの恒等式という.また,組 $(11,23)$ のように $p,2p+1$ がともに素数のとき,それら二つは順にソフィー・ジェルマン素数,安全素数とよばれる.
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