富山大学/2026年度

1富山大学 2026年 数学 第1問解答・解説

いろいろな式数列数と式

1問題

富山大学2026年度第1問
f(x)=x3−3x2+x+2f(x)=x^{3}-3x^{2}+x+2 とする。

(1) 方程式 f(x)=0f(x)=0 の実数解 pp、qq、rr (p>q>r)(p>q>r) を求めよ。

(2) 有理数 AA、BB、CC、正の整数 nn に対して、ana_{n} を次のように定義する。
an=Apn−1+Bqn−1+Crn−1 a_{n}=Ap^{n-1}+Bq^{n-1}+Cr^{n-1}
ただし、pp、qq、rr は(1)で求めた実数解である。

(a) a1=3a_{1}=3、a2=0a_{2}=0、a3=2a_{3}=2 のとき、AA、BB、CC の値をそれぞれ求めよ。

(b) すべての正の整数 nn に対して ana_{n} が整数であるための必要十分条件は、AA、BB、CC がすべて整数かつ B=CB=C が成り立つことであることを示せ。

まずは自分で解いてみましょう。解けたら「答え」、詰まったら「解答」で確かめられます。

タイマー

15:00

2答え

答えを見る自分の答えと照らし合わせる
  • (1)
    p=2,q=1+52,r=1−52p=2,\quad q=\frac{1+\sqrt5}{2},\quad r=\frac{1-\sqrt5}{2}。
  • (2)
    (a) A=−1,B=C=2A=-1,\quad B=C=2。(b) すべてのnnでana_nが整数であることと、AA,BB,CCが整数かつB=CB=Cであることは同値。

3解答

解答を見る途中式つきの解答

解答

(1) f(x)=(x−2)(x2−x−1)f(x)=(x-2)(x^2-x-1) と因数分解でき、根は22と1±52\frac{1\pm\sqrt5}{2}。順序からp=2,q=1+52,r=1−52p=2,\quad q=\frac{1+\sqrt5}{2},\quad r=\frac{1-\sqrt5}{2}。

(2)(a) a1=A+B+C=3a_1=A+B+C=3、a2=2A+qB+rC=0a_2=2A+qB+rC=0。q2=q+1,r2=r+1q^2=q+1,\quad r^2=r+1よりa3=4A+qB+rC+B+C=2A+B+Ca_3=4A+qB+rC+B+C=2A+B+C。従ってa3=2a_3=2とa1=3a_1=3からA=−1, B+C=4A=-1,\ B+C=4。a2a_2からqB+rC=2qB+rC=2。q−r=5, 4r=2−25q-r=\sqrt5,\ 4r=2-2\sqrt5より5B+4r=2\sqrt5B+4r=2、従ってB=2, C=2B=2,\ C=2。

(b) 十分性: B=CB=Cでこれらが整数ならan=A2n−1+B(qn−1+rn−1)a_n=A2^{n-1}+B(q^{n-1}+r^{n-1})。Sm=qm+rmS_m=q^m+r^mはS0=2, S1=1, Sm+2=Sm+1+SmS_0=2,\ S_1=1,\ S_{m+2}=S_{m+1}+S_m(q,rq,rはt2=t+1t^2=t+1を満たす)なので全て整数。必要性: a2a_2は整数かつAAは有理数であるからqB+rCqB+rCは有理数。qB+rC=B+C2+5(B−C)2qB+rC=\frac{B+C}{2}+\frac{\sqrt5(B-C)}{2}でB,CB,Cは有理数、5\sqrt5は無理数なのでB=CB=C。するとa1=A+2B, a2=2A+B, a3=4A+3Ba_1=A+2B,\ a_2=2A+B,\ a_3=4A+3B。よってB=a3−2a2, A=a1−2B, C=BB=a_3-2a_2,\ A=a_1-2B,\ C=Bはいずれも整数。

読み終えたら解答を閉じて、もう一度自分の手で解いてみましょう。

この問題で使う考え方

  • 因数分解
  • 解と係数の関係
  • 漸化式

答えと解答は AI で作成したものです。誤りに気づいたらお問い合わせから教えてください。

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