一橋大数学'07年前期[1]


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mを整数とし、とする。
(1) 整数aと、0ではない整数bで、をみたすものが存在するようなmをすべて求めよ。ただし、iは虚数単位である。
(2) (1)で求めたすべてのmに対して、方程式を解け。

解答 
(1) とおくと、

 (共役複素数を参照)
よって、もの解です。
,を
2解とする2次方程式を求めます。,を2乗すると、

これが、z,を2解とする2次方程式です。
をで割ると割り切れるはずですが、商は,余りについて、
 (因数定理を参照)
よって、
 ・・・�@
 ・・・�A
�Aより、とは60の約数(整数を参照)で、より
∴

これを満たす整数aであって、 (偶数です)が60の約数となるものを探します。
・のとき、は60の約数で、�Aより
bが整数にならず不適。
・のとき、は60の約数で、�Aより
bが整数にならず不適。
・のとき、は60の約数で、�Aより
∴
�@より、 ・・・�C
・のとき、は60の約数で、�Aより
bが整数にならず不適。
・のとき、は60の約数で、�Aより
∴
�@より、 ・・・�D
・のとき、は60の約数で、�Aより
となり不適。
・のとき、は60の約数で、�Aより
となり不適。
・のとき、は60の約数で、�Aより
となり不適。
・これ以外にが60の約数となる場合はありません。
�C,�Dより、
......[答]

(2) ・のとき、�Cより、,,方程式は、
......[答]
・のとき、�Dより、,,方程式は、
......[答]

[別解] 3次方程式の解と係数の関係を利用することもできます。
,以外の解を
cとして、3次方程式の解と係数の関係より、
 ・・・�E
 ・・・�F
 ・・・�G
�Eより、
�F,�Gに代入して、


となり、�@,�Aが出てきます。
以降は、上記と同じようにすればよいのですが、
(2)では、方程式を解かなくても、からすぐに3つめの解が得られます。


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