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x8=1x^8=1となるxを求めるにはどうすればいいですか

補足

わかりやすく説明してくれると助かります🙏

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回答(1件)

x81=(x4+1)(x41)=(x4+1)(x2+1)(x21)=(x4+1)(x2+1)(x+1)(x1)x4+1=0またはx2+1=0またはx+1=0またはx1=0x^8-1=(x^4+1)(x^4-1)=(x^4+1)(x^2+1)(x^2-1)=(x^4+1)(x^2+1)(x+1)(x-1) \Leftrightarrow x^4+1=0 または x^2+1=0 または x+1=0 または x-1=0

i)x4+1=0x^4+1=0 のとき

x4+1=0x4+2x2+12x2=0(x2+1)2(2x)2=0(x2+2x+1)(x22x+1)=0x2+2x+1=0またはx22x+1=0x^4+1=0 \Leftrightarrow x^4+2x^2+1-2x^2=0 \Leftrightarrow (x^2+1)^2-(\sqrt{2}x)^2=0 \Leftrightarrow (x^2+\sqrt{2}x+1)(x^2-\sqrt{2}x+1)=0 \Leftrightarrow x^2+\sqrt{2}x+1=0 または x^2-\sqrt{2}x+1=0

よって、x=1±i2,1±i2x=\frac{-1 \pm i}{\sqrt{2}},\frac{1 \pm i}{\sqrt{2}}

ii)x2+1=0x^2+1=0のとき

x2+1=0x2=1x=±ix^2+1=0 \Leftrightarrow x^2=-1 \Leftrightarrow x=\pm i

iii)x+1=0x+1=0のとき

x+1=0x=1x+1=0 \Leftrightarrow x=-1

iv)x1=0x-1=0のとき

x1=0x=1x-1=0 \Leftrightarrow x=1

以上、i)~iv)より、x=1±i2,1±i2,±i,±1x=\frac{-1 \pm i}{\sqrt{2}},\frac{1 \pm i}{\sqrt{2}},\pm i,\pm 1

補足

x81=(x4+1)(x2+1)(x+1)(x1)x^8-1=(x^4+1)(x^2+1)(x+1)(x-1)と因数分解できるので、

x81=0(x4+1)(x2+1)(x+1)(x1)=0x^8-1=0 \Leftrightarrow (x^4+1)(x^2+1)(x+1)(x-1)=0となります。

この式が成り立つようなxxは、

x4+1=0x^4+1=0

x2+1=0x^2+1=0

x+1=0x+1=0

x1=0x-1=0

の少なくとも1つを満たします。

①のとき、

 x4+1=0(x2+1)2(2x)2=0x^4+1=0 \Leftrightarrow (x^2+1)^2-(\sqrt{2}x)^2=0と変形し、

 さらに和と差の積で因数分解して、

 (x2+1)2(2x)2=0(x2+1+2x)(x2+12x)=0(x^2+1)^2-(\sqrt{2}x)^2=0 \Leftrightarrow (x^2+1+\sqrt{2}x) (x^2+1-\sqrt{2}x)=0と変形できます。

 このとき、x2+2x+1=0x^2+\sqrt{2}x+1=0またはx22+1=0x^2-\sqrt{2}+1=0が成り立ち、

 これらをそれぞれ解の公式で解いて、x=1±i2,1±i2x=\frac{-1 \pm i}{\sqrt{2}},\frac{1 \pm i}{\sqrt{2}}が求まります。

②以降は自力で理解できると思います。

返信(2件)

x4=0x^4=0x4+2x2+12x2=0x^4+2x^2+1-2x^2=0とする意味はなんですか

x4+1=0x^4+1=0の解はそのままじゃ求まりません。(「カルダノの公式」という超複雑な公式を使った解法も存在はしますが...)

そのため、x4+1=0x^4+1=0をいいかんじに(二次式)×(二次式)の形に落とし込みたいと考えます。

x4+1x^4+1は複二次式(指数がすべて偶数である式)だから

22=0●^2-▲^2=0の形に落とし込むため、そのように変形するのです。

わかりづらいと思うので、複二次式の因数分解で有名な例をご紹介します。

例)t4+4t^4+4を因数分解せよ。

t4+4=t4+4t2+44t2t^4+4=t^4+4t^2+4-4t^2

=(t2+2)2(2t)2=(t^2+2)^2-(2t)^2

=(t2+2t+2)(t22t+2)=(t^2+2t+2)(t^2-2t+2)・・・(答)

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