No.01 展開と因数分解

Prime-Quest 自動ジャッジ 難易度: 数学 > 高校数学
2024年1月7日19:00 正解数: 3 / 解答数: 5 (正答率: 60%) ギブアップ数: 0

問題

$(1)$ $4$ 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.

解説

$(1)$ $4$ 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.

参考

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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$$
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$$
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\def\cm{\thinspace \mathrm{cm}}
\def\mytri#1{\triangle \mathrm{#1}}
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(例) $12\cm$ → $\color{blue}{12.00}$  $10\sqrt{2}\cm$ → $\color{blue}{14.14}$  $\dfrac{1+\sqrt{5}}{2} \cm$ → $\color{blue}{1.62}$
 入力を一意に定めるための処置です。
 たとえば答えに無理数を含む場合、$\sqrt{2}=1.41$や$\pi=3.14$などでは必要な桁が足りない場合があるのでご注意ください。
 近似値を求める際には、関数電卓やグーグルの電卓機能、Wolfram|Alpha https://www.wolframalpha.com などのご利用をお勧めします。

ヒント内容の予告

  1. 全体の方針をぼんやりと
  2. 注目点をぼんやりと
  3. ヒント2の続き
  4. ヒント3の続き