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Algebra · real student question

(x + 4)(x^2 - 4x + 16) - x(x + 5)(x - 5) = 264 のとき x を求めよ。

Question

次を満たす xx を求めよ。

(x+4)(x2−4x+16)−x(x+5)(x−5)=264(x+4)\left(x^2-4x+16\right)-x(x+5)(x-5)=264

Step-by-step solution

  1. 第 1 の積が立方の和だと見抜く。 a3+b3=(a+b)(a2−ab+b2)a^3+b^3=(a+b)\left(a^2-ab+b^2\right) という形に、a=xa=x、b=4b=4 が当てはまる。実際 a2−ab+b2=x2−4x+16a^2-ab+b^2=x^2-4x+16 である。

    (x+4)(x2−4x+16)=x3+64(x+4)\left(x^2-4x+16\right)=x^3+64

    力任せに展開しても答えは出るが符号のミスを招きやすい。公式に気づけば、この後の打ち消し合いが見通せるようになる。

  2. 第 2 の積が平方の差だと見抜く。

    (x+5)(x−5)=x2−25  ⟹  x(x+5)(x−5)=x3−25x(x+5)(x-5)=x^2-25\;\Longrightarrow\;x(x+5)(x-5)=x^3-25x

  3. 両方を代入して三次の項が消えるのを見る。

    (x3+64)−(x3−25x)=25x+64\left(x^3+64\right)-\left(x^3-25x\right)=25x+64

    x3x^3 の項がちょうど消えるので、三次方程式に見えたものが実は一次方程式である——これがこの問題の設計そのものである。

  4. 一次方程式を解く。

    25x+64=264  ⟹  25x=200  ⟹  x=825x+64=264\;\Longrightarrow\;25x=200\;\Longrightarrow\;x=8

  5. 元の式に戻して検算する。 x=8x=8 のとき、第 1 の積は 12(64−32+16)=12⋅48=57612\left(64-32+16\right)=12\cdot 48=576、第 2 の積は 8⋅13⋅3=3128\cdot 13\cdot 3=312 である。よって

    576−312=264  ✓576-312=264\;\checkmark

    ここで検算を最後までやる価値はある。三次の項の打ち消し合いは、計算の取り違えを覆い隠しやすい種類の操作だからである。

Answer

x=8x=8

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