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※ ChatGPTを利用し、要約された質問です(原文:ネットで見つけた問題についてです。)

8組の実数解を持つ方程式の解法

このQ&Aのポイント
  • y=2x^2-1, z=2y^2-1, x=2z^2-1という方程式が8組の実数解を持つことを示す方法について紹介します。
  • 三角関数を利用せずに、y=2x^2-1, z=2y^2-1, x=2z^2-1の解法をご紹介します。対称性を活かした方法やグラフを書かずに解く方法を紹介しています。
  • y=2x^2-1, z=2y^2-1, x=2z^2-1という方程式を解く方法についてご質問です。三角関数を使わずに解く方法や対称性を利用する方法など、いくつかの解法を紹介します。

質問者が選んだベストアンサー

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  • y_akkie
  • ベストアンサー率31% (53/169)
回答No.1

そうですね。 対称性を利用して証明するのも一つの手だと思います。 以下のようにして見ては如何でしょうか。 y=2x^2-1・・・・・(1) z=2y^2-1・・・・・(2) x=2z^2-1・・・・・(3) (1)(2)より、 z = 2(2x^2-1)^2-1 = 8x^4-8x^2+1・・・・・(4) が導出されます。 x = 2z^2-1        (3) z = 8x^4- 8x^2 + 1   (4) (3),(4)のxz平面上のグラフを書くことによって8つの交点が存在する事を証明すれば良いと思います。後は、(3)の頂点の位置、(4)の3つの極値の位置やこれらのグラフの概形などを利用すれば比較的簡単に証明できると思います。実際に交点までは求める必要はありません。

vigo24
質問者

お礼

御解答どうもありがとうございます。 なるほど! 両曲線の頂点の座標を求めれば、8点で交わることが分かりますね。 最後まで代入してしまい、8次式を解くよりはるかに簡単ですね。 これなら私にもできそうです。 どうもありがとうございます。

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その他の回答 (4)

noname#26313
noname#26313
回答No.5

逆数を取るような面倒なことをせずともよいようです。 yを、-1<y<1 の範囲に限ったとき、 0<y+1=2x^2<2 0<x^2<1 より、|x|<1 であるような、正負対になった一組のxの解が存在すると言えます。 これから先は、前に示したような論法で、x、y、zが8組の解をもつことが言えそうです。

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noname#26313
noname#26313
回答No.4

失礼しました。 #2、#3の回答は間違いです。 忘れてください。 y<-1のとき、(1)を満たすxは存在しません。 この一例で充分でしょう。 御免なさい!!

vigo24
質問者

お礼

あっ、そうでしたか。 わざわざご丁寧にありがとうございます。 また何か分かりましたらよろしくお願いします。

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noname#26313
noname#26313
回答No.3

>>これらのグラフから0以外のいかなるy、z、xの値に対しても、それぞ れx、y、zに二組の解が存在することが解ります。 >これはx、y、zを含むa,b,c3式のグラフを3次元で考えるのでしょうか? そんなに難しいことをしているのではありません。 yをxの函数としてみれば、二つの双曲線の和となります。 同じことを、zとyの関係、またxとzの関係に適用するのです。 それらを一つにして考える必要はありません。 この段階では、二つの解があることが分かるだけでよいのです。 >部分分数にすることでグラフの概形が分かりやすくなるのでしょうか? ここがポイントです。双曲線のグラフを頭に描いてください。 双曲線は、漸近線の前後で∞、または-∞に発散します。 つまり、yをxの函数として見たときは、x=√2、そしてx=-√2という二つの漸近線の前後で、 それぞれ∞、または-∞に発散します。既に述べましたように、 このことから、yが0以外のどんな値をとっても必ず解が存在することが解ります。 部分分数にして、頭に描ける双曲線の式に持っていき、グラフを頭に描けば、 解の存在が分かります。 仰るとおりです。

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noname#26313
noname#26313
回答No.2

x≠0、y≠0、そしてz≠0であるので、それぞれの逆数は存在します。 そこで、(1)~(3)の式の逆数を取り、以下のように部分分数に分解します。 1/y=1/(2x^2-1)=1/{(√2x+1)(√2x-1)}=(1/2){1/(√2x-1)-1/(√2x+1)} つまり、 1/y=(1/2){1/(√2x-1)-1/(√2x+1)} ・・・・ a 同様に、 1/z=(1/2){1/(√2y-1)-1/(√2y+1)} ・・・・ b 1/x=(1/2){1/(√2z-1)-1/(√2z+1)} ・・・・ c これらのグラフから0以外のいかなるy、z、xの値に対しても、それぞれx、y、zに二組の解が存在することが解ります。 それらx、y、zの二組の解の値に対しz、x、yの解が二つづつ存在するので 解が四組あることになります。 更に、z、x、yの解、四組に対し、y、z、xの解が二つづつ存在するので 解が八組あることになります。このy、z、xの値が、最初に与えたy、z、xの値に等しくなれば、解であり、そうでなければ解ではありません。 従って、x、y、zは8組の解をもつことになります。

vigo24
質問者

お礼

御解答どうもありがとうございます。 「逆数を取る」というのはすごい発想ですね。 三角関数の解法もy_akkieさんの解法も文字を減らす方針だと思うのですが、 >これらのグラフから0以外のいかなるy、z、xの値に対しても、それぞ れx、y、zに二組の解が存在することが解ります。 これはx、y、zを含むa,b,c3式のグラフを3次元で考えるのでしょうか? 部分分数にすることでグラフの概形が分かりやすくなるのでしょうか? 力不足ですみません・・・。 そこら辺のところをもう少し詳しく教えて頂けるとありがたいです。

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