京大理系数学'02年前期[3]

は整数を係数とするxの4次式とする。4次方程式の重複も込めた4つの解のうち、2つは整数で2つは虚数であるという。このときa,b,cの値を求めよ。


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解答 4次方程式:の整数解をp,q,虚数解(実数係数の4次方程式なので、互いに共役になる)を,とします(高次方程式を参照)。

4次方程式の各項の係数を比較して、
・・・�@
・・・�A
・・・�B
・・・�C

�@より、 ・・・�D
右辺は整数なので、も整数です。
�Aより、
右辺は整数なので、も整数です。
�Cより、,は
1の約数であって、より、 ・・・�E に限られます。従って、です。よって、
(i)
(ii)

の2つの場合を考えればよいことになります。

つまりより、
αは単位円上(原点を中心とする半径1の円)の点を表す複素数です。
は、
αの実部の2倍なので、より、
但し、のときには、に限られてしまい、このときにはは虚数でなくなってしまいます。
従って、 ・・・�F

(i) のとき、
�Dより、
�A,�Eより、
∴

�Bより、
�Fより、
∴

従って整数aは、

のとき、,
のとき、,
のとき、,

(ii) のとき、
�Dより、
�A,�Eより、
∴

�Bより、
�Fより、
∴

従って整数aは、

のとき、,
のとき、,
のとき、,

以上より、
=,,,,, ......[答]


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