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1の3乗根

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1の3乗根の解法

Point:1の3乗根3次方程式 \(x^3=1\) の解は、$$\hspace{84 pt}x^3=1$$$$\hspace{ 67 pt}x^3-1=0$$$$\hspace{ 10 pt}(x-1)(x^2+x+1)=0$$ここで、\(x^2+x+1=0\) の解は解の公式より、$$~~~x=\frac{1\pm\sqrt{3}i}{2}$$この解の1つを \(\omega\) とすると、

$$\omega^2+\omega+1=0$$

が成り立つます。
また、\(x^3=1\) より、

$$\omega^3=1$$

が成り立ちます。
 
この2つの式を用いて問題を解いていきましょう。

 

問題解説:1の3乗根

問題解説(1)

問題1の3乗根のうち、虚数であるものの1つを \(\omega\) とするとき、次の値を求めよ。$${\small (1)}~\omega^2+\omega+5$$

$$~~~~~~\omega^2+\omega+5$$$$~=\omega^2+\omega+1+4$$ここで、\(\omega^2+\omega+1=0\) より、$$~=0+4$$$$~=4$$
よって、答えは \(4\) となります。

 

問題解説(2)

問題1の3乗根のうち、虚数であるものの1つを \(\omega\) とするとき、次の値を求めよ。$${\small (2)}~\omega^6$$

$$~~~~~~\omega^6$$$$~=(\omega^3)^2$$ここで、\(\omega^3=1\) より、$$~=1^2$$$$~=1$$
よって、答えは \(1\) となります。

 

問題解説(3)

問題1の3乗根のうち、虚数であるものの1つを \(\omega\) とするとき、次の値を求めよ。$${\small (3)}~\omega^8+\omega^7$$

$$~~~~~~\omega^8+\omega^7$$$$~=(\omega^3)^2\cdot\omega^2+(\omega^3)^2\cdot\omega$$ここで、\(\omega^3=1\) より、$$~=1^2\cdot\omega^2+1^2\cdot\omega$$$$~=\omega^2+\omega$$また、\(\omega^2+\omega+1=0\) より、\(\omega^2+\omega=-1\) となるので、$$~=-1$$
よって、答えは \(-1\) となります。

 

問題解説(4)

問題1の3乗根のうち、虚数であるものの1つを \(\omega\) とするとき、次の値を求めよ。$${\small (4)}~\omega^{100}+\omega^{50}+1$$

$$~~~~~~\omega^{100}+\omega^{50}+1$$$$~=(\omega^3)^{33}\cdot\omega+(\omega^3)^{16}\cdot\omega^2+1$$ここで、\(\omega^3=1\) より、$$~=1^{33}\cdot\omega+1^{16}\cdot\omega^2+1$$$$~=\omega+\omega^2+1$$ここで、\(\omega^2+\omega+1=0\) より、$$~=0$$
よって、答えは \(0\) となります。

 

今回のまとめ

1の3乗根の問題は、\(\omega\) についての成り立つ2つの式を使えるように練習しておきましょう。

【問題一覧】数学Ⅱ:複素数と方程式
このページは「高校数学Ⅱ:式と証明」の問題一覧ページとなります。解説の見たい単元名がわからないときは...