■複素数の対称式,値の代入
【対称式の値】
x2+y2, x2y+xy2などのように文字x, yを入れ替えても式の値が変わらないものを対称式といいます. 2文字x, yの対称式の値を求めるときは,基本対称式x+yとxyで表すようにすると,簡単になり,間違いにくくなります.
【例題1】
x=2+i, y=2−iのとき,+の値を求めてください.
「力まかせに代入」するのではなく,基本対称式x+yとxyで表すようにします.
(解答)x+y=4, xy=7だから +==== |
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○ 2文字x, yの場合に基本対称式x+yとxyで表す変形の例(グーグルブロガー版)は,こちら⇒
x2+y2=(x+y)2−2xy
x3+y3=(x+y)(x2−xy+y2)=(x+y)((x+y)2−3xy) +=
【例題2】
(解答)x=, y=のとき,x3+y3の値を求めてください. x+y=+==1, xy====1 だから x3+y3=(x+y)(x2−xy+y2)=(x+y){(x+y)2−3xy} =1·(1−3)=−2 |
問題1
x=, y=のとき,次の式の値を求めてください. (はじめに問題を選び,続いて右の選択肢から解答を選んでください.)
(1) x+y HELP (2) xy HELP (3) x2y+xy2 HELP |
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問題2
x=, y=のとき,次の式の値を求めてください. (はじめに問題を選び,続いて右の選択肢から解答を選んでください.)
(1) x+y HELP (2) xy HELP (3) + HELP |
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問題3
x=, y=のとき,次の式の値を求めてください. (はじめに問題を選び,続いて右の選択肢から解答を選んでください.)
(1) x+y HELP (2) xy HELP (3) x3+x2y+xy2+y3 HELP |
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○ 「x=のとき,x4−x3+x2+x+9の値は?」 というような問題の場合において,力まかせにx4,x3などの値を求めようとすると計算量が多くなり,間違いやすくなります. このような問題では,
(1) x=が満たす方程式を作る.
という手順を踏むのが定石となっています.(2) 方程式の左辺で割り算して商と余りに分ける. (3) 求めるべき式の次数を下げてから代入する. (右の解説について:補足説明) (1)
この変形では⇒のところで同値関係が崩れていることに注意.すなわち,x=ならばx2−3x+4=0は成り立ちますが,x2−3x+4=0ならば,必ずしもx=とは言えず,x=の場合もあります.
(2)
通常,2乗すれば同値関係が崩れます. それゆえに,x2−3x+4=0の左辺は求める式の次数を下げることには利用できますが,それだけでは答案は完成できず,どちらの解であるのかを使わなければならないことがあります. たとえば,x=ならば,途中までは同じ答案になりますが,最後にxの値を代入したときに結果が変わります.
x2−3x+4が0になるのなら,この変形は0で割っているのではないかという疑問について
(3)
(2)の変形は「恒等式としての変形で,どのようなxに対しても成り立ちます.」すなわち,(2)において「割り算」ではなく掛け算の式を見る限り,矛盾はありません.
x4−x3+x2+x+9はつねに2x−3に等しいと言えるのかという疑問について
⇒そんなことはありません.この変形ができるのはx2−3x+4=0すなわちx=またはx=のときだけです.他の値については他の式を使わなければなりません. |
【例】 (1) x= ⇔ 2x=3+i ⇔ 2x−3=i ⇒ (2x−3)2=7i2 ⇔ 4x2−12x+9=−7 ⇔ 4x2−12x+16=0 ⇔ x2−3x+4=0 (2) x4−x3+x2+x+9=(x2−3x+4)(x2+2x+3)+2x−3
この変形は,次の割り算の結果を「割り算の原理」:A÷:B=Q...R ⇔ A=BQ+Rによって,掛け算と足し算で書き直したものです.
(3) x=のとき,x2−3x+4=0だからx2+2x+3 x2−3x+4 ) x4−x3+x2+x+9 x4−3x3+4x2 2x3−3x2+x 2x3−6x2+8x 3x2−7x+9 3x2−9x+12 2x−3 x4−x3+x2+x+9=(x2−3x+4)(x2+2x+3)+2x−3=2x−3 =2×−3=3+i−3=i …(答) |
問題4
x=のとき,2x3−8x2+13x−7の値を 求めたい.次の問いに答えてください. (はじめに問題を選び,続いて右の選択肢から解答を選んでください.)
(1) x=が解となる実係数の2次方程式は HELP (2) (1)で求めた2次方程式の左辺で2x3−8x2+13x−7を割って,商と余りに分けると HELP (3) 結局,2x3−8x2+13x−7の値は HELP |
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問題5
x=2+iのとき,x3−2x2+11の値を求めたい.次の問いに答えてください. (はじめに問題を選び,続いて右の選択肢から解答を選んでください.)
(1) x=2+iが解となる実係数の2次方程式は HELP (2) (1)で求めた2次方程式の左辺でx3−2x2+11を割って,商と余りに分けると HELP (3) 結局,x3−2x2+11の値は HELP |
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■[個別の頁からの質問に対する回答][複素数の対称式,値の代入について/17.5.10]
間違いの指摘です
白い四角の二つ目のところで割り算の説明をしていますが
「この変形は,次の割り算の結果を「割り算の原理」:A÷:B=Q...R ⇔ A=BR+Rによって,掛け算と足し算で書き直したものです.」のところで
A=BR+RではなくA=BQ+Rの間違いだと思います
■[個別の頁からの質問に対する回答][複素数の対称式,値の代入について/16.12.6]
=>[作者]:連絡ありがとう.入力ミスでしたので訂正しました. 問題1〜3でyが抜けています。
=>[作者]:連絡ありがとう.訂正しました. |