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有限数学 例
2x1x+x+3x2-1=12x1x+x+3x2−1=1
ステップ 1
方程式の両辺から11を引きます。
2x1x+x+3x2-1-1=02x1x+x+3x2−1−1=0
ステップ 2
ステップ 2.1
各項を簡約します。
ステップ 2.1.1
xxの共通因数を約分します。
ステップ 2.1.1.1
共通因数を約分します。
2x1x+x+3x2-1-1=02x1x+x+3x2−1−1=0
ステップ 2.1.1.2
22を11で割ります。
2+x+3x2-1-1=02+x+3x2−1−1=0
2+x+3x2-1-1=02+x+3x2−1−1=0
ステップ 2.1.2
分母を簡約します。
ステップ 2.1.2.1
11を1212に書き換えます。
2+x+3x2-12-1=02+x+3x2−12−1=0
ステップ 2.1.2.2
両項とも完全平方なので、平方の差の公式a2-b2=(a+b)(a-b)a2−b2=(a+b)(a−b)を利用して、因数分解します。このとき、a=xa=xであり、b=1b=1です。
2+x+3(x+1)(x-1)-1=02+x+3(x+1)(x−1)−1=0
2+x+3(x+1)(x-1)-1=02+x+3(x+1)(x−1)−1=0
2+x+3(x+1)(x-1)-1=02+x+3(x+1)(x−1)−1=0
ステップ 2.2
22を公分母のある分数として書くために、(x+1)(x-1)(x+1)(x-1)(x+1)(x−1)(x+1)(x−1)を掛けます。
2⋅(x+1)(x-1)(x+1)(x-1)+x+3(x+1)(x-1)-1=02⋅(x+1)(x−1)(x+1)(x−1)+x+3(x+1)(x−1)−1=0
ステップ 2.3
22と(x+1)(x-1)(x+1)(x-1)(x+1)(x−1)(x+1)(x−1)をまとめます。
2((x+1)(x-1))(x+1)(x-1)+x+3(x+1)(x-1)-1=02((x+1)(x−1))(x+1)(x−1)+x+3(x+1)(x−1)−1=0
ステップ 2.4
公分母の分子をまとめます。
2((x+1)(x-1))+x+3(x+1)(x-1)-1=02((x+1)(x−1))+x+3(x+1)(x−1)−1=0
ステップ 2.5
分子を簡約します。
ステップ 2.5.1
分配則を当てはめます。
(2x+2⋅1)(x-1)+x+3(x+1)(x-1)-1=0(2x+2⋅1)(x−1)+x+3(x+1)(x−1)−1=0
ステップ 2.5.2
22に11をかけます。
(2x+2)(x-1)+x+3(x+1)(x-1)-1=0(2x+2)(x−1)+x+3(x+1)(x−1)−1=0
ステップ 2.5.3
分配法則(FOIL法)を使って(2x+2)(x-1)(2x+2)(x−1)を展開します。
ステップ 2.5.3.1
分配則を当てはめます。
2x(x-1)+2(x-1)+x+3(x+1)(x-1)-1=02x(x−1)+2(x−1)+x+3(x+1)(x−1)−1=0
ステップ 2.5.3.2
分配則を当てはめます。
2x⋅x+2x⋅-1+2(x-1)+x+3(x+1)(x-1)-1=02x⋅x+2x⋅−1+2(x−1)+x+3(x+1)(x−1)−1=0
ステップ 2.5.3.3
分配則を当てはめます。
2x⋅x+2x⋅-1+2x+2⋅-1+x+3(x+1)(x-1)-1=02x⋅x+2x⋅−1+2x+2⋅−1+x+3(x+1)(x−1)−1=0
2x⋅x+2x⋅-1+2x+2⋅-1+x+3(x+1)(x-1)-1=02x⋅x+2x⋅−1+2x+2⋅−1+x+3(x+1)(x−1)−1=0
ステップ 2.5.4
簡約し、同類項をまとめます。
ステップ 2.5.4.1
各項を簡約します。
ステップ 2.5.4.1.1
指数を足してxxにxxを掛けます。
ステップ 2.5.4.1.1.1
xxを移動させます。
2(x⋅x)+2x⋅-1+2x+2⋅-1+x+3(x+1)(x-1)-1=02(x⋅x)+2x⋅−1+2x+2⋅−1+x+3(x+1)(x−1)−1=0
ステップ 2.5.4.1.1.2
xxにxxをかけます。
2x2+2x⋅-1+2x+2⋅-1+x+3(x+1)(x-1)-1=02x2+2x⋅−1+2x+2⋅−1+x+3(x+1)(x−1)−1=0
2x2+2x⋅-1+2x+2⋅-1+x+3(x+1)(x-1)-1=02x2+2x⋅−1+2x+2⋅−1+x+3(x+1)(x−1)−1=0
ステップ 2.5.4.1.2
-1−1に22をかけます。
2x2-2x+2x+2⋅-1+x+3(x+1)(x-1)-1=02x2−2x+2x+2⋅−1+x+3(x+1)(x−1)−1=0
ステップ 2.5.4.1.3
22に-1−1をかけます。
2x2-2x+2x-2+x+3(x+1)(x-1)-1=02x2−2x+2x−2+x+3(x+1)(x−1)−1=0
2x2-2x+2x-2+x+3(x+1)(x-1)-1=02x2−2x+2x−2+x+3(x+1)(x−1)−1=0
ステップ 2.5.4.2
-2x−2xと2x2xをたし算します。
2x2+0-2+x+3(x+1)(x-1)-1=02x2+0−2+x+3(x+1)(x−1)−1=0
ステップ 2.5.4.3
2x22x2と00をたし算します。
2x2-2+x+3(x+1)(x-1)-1=02x2−2+x+3(x+1)(x−1)−1=0
2x2-2+x+3(x+1)(x-1)-1=02x2−2+x+3(x+1)(x−1)−1=0
ステップ 2.5.5
-2−2と33をたし算します。
2x2+x+1(x+1)(x-1)-1=02x2+x+1(x+1)(x−1)−1=0
2x2+x+1(x+1)(x-1)-1=02x2+x+1(x+1)(x−1)−1=0
ステップ 2.6
-1−1を公分母のある分数として書くために、(x+1)(x-1)(x+1)(x-1)(x+1)(x−1)(x+1)(x−1)を掛けます。
2x2+x+1(x+1)(x-1)-1⋅(x+1)(x-1)(x+1)(x-1)=02x2+x+1(x+1)(x−1)−1⋅(x+1)(x−1)(x+1)(x−1)=0
ステップ 2.7
-1−1と(x+1)(x-1)(x+1)(x-1)(x+1)(x−1)(x+1)(x−1)をまとめます。
2x2+x+1(x+1)(x-1)+-((x+1)(x-1))(x+1)(x-1)=02x2+x+1(x+1)(x−1)+−((x+1)(x−1))(x+1)(x−1)=0
ステップ 2.8
公分母の分子をまとめます。
2x2+x+1-((x+1)(x-1))(x+1)(x-1)=02x2+x+1−((x+1)(x−1))(x+1)(x−1)=0
ステップ 2.9
分子を簡約します。
ステップ 2.9.1
分配則を当てはめます。
2x2+x+1+(-x-1⋅1)(x-1)(x+1)(x-1)=02x2+x+1+(−x−1⋅1)(x−1)(x+1)(x−1)=0
ステップ 2.9.2
-1−1に11をかけます。
2x2+x+1+(-x-1)(x-1)(x+1)(x-1)=02x2+x+1+(−x−1)(x−1)(x+1)(x−1)=0
ステップ 2.9.3
分配法則(FOIL法)を使って(-x-1)(x-1)(−x−1)(x−1)を展開します。
ステップ 2.9.3.1
分配則を当てはめます。
2x2+x+1-x(x-1)-1(x-1)(x+1)(x-1)=02x2+x+1−x(x−1)−1(x−1)(x+1)(x−1)=0
ステップ 2.9.3.2
分配則を当てはめます。
2x2+x+1-x⋅x-x⋅-1-1(x-1)(x+1)(x-1)=02x2+x+1−x⋅x−x⋅−1−1(x−1)(x+1)(x−1)=0
ステップ 2.9.3.3
分配則を当てはめます。
2x2+x+1-x⋅x-x⋅-1-1x-1⋅-1(x+1)(x-1)=02x2+x+1−x⋅x−x⋅−1−1x−1⋅−1(x+1)(x−1)=0
2x2+x+1-x⋅x-x⋅-1-1x-1⋅-1(x+1)(x-1)=02x2+x+1−x⋅x−x⋅−1−1x−1⋅−1(x+1)(x−1)=0
ステップ 2.9.4
簡約し、同類項をまとめます。
ステップ 2.9.4.1
各項を簡約します。
ステップ 2.9.4.1.1
指数を足してxxにxxを掛けます。
ステップ 2.9.4.1.1.1
xxを移動させます。
2x2+x+1-(x⋅x)-x⋅-1-1x-1⋅-1(x+1)(x-1)=02x2+x+1−(x⋅x)−x⋅−1−1x−1⋅−1(x+1)(x−1)=0
ステップ 2.9.4.1.1.2
xxにxxをかけます。
2x2+x+1-x2-x⋅-1-1x-1⋅-1(x+1)(x-1)=02x2+x+1−x2−x⋅−1−1x−1⋅−1(x+1)(x−1)=0
2x2+x+1-x2-x⋅-1-1x-1⋅-1(x+1)(x-1)=02x2+x+1−x2−x⋅−1−1x−1⋅−1(x+1)(x−1)=0
ステップ 2.9.4.1.2
-x⋅-1−x⋅−1を掛けます。
ステップ 2.9.4.1.2.1
-1−1に-1−1をかけます。
2x2+x+1-x2+1x-1x-1⋅-1(x+1)(x-1)=02x2+x+1−x2+1x−1x−1⋅−1(x+1)(x−1)=0
ステップ 2.9.4.1.2.2
xxに11をかけます。
2x2+x+1-x2+x-1x-1⋅-1(x+1)(x-1)=02x2+x+1−x2+x−1x−1⋅−1(x+1)(x−1)=0
2x2+x+1-x2+x-1x-1⋅-1(x+1)(x-1)=02x2+x+1−x2+x−1x−1⋅−1(x+1)(x−1)=0
ステップ 2.9.4.1.3
-1x−1xを-x−xに書き換えます。
2x2+x+1-x2+x-x-1⋅-1(x+1)(x-1)=02x2+x+1−x2+x−x−1⋅−1(x+1)(x−1)=0
ステップ 2.9.4.1.4
-1−1に-1−1をかけます。
2x2+x+1-x2+x-x+1(x+1)(x-1)=02x2+x+1−x2+x−x+1(x+1)(x−1)=0
2x2+x+1-x2+x-x+1(x+1)(x-1)=02x2+x+1−x2+x−x+1(x+1)(x−1)=0
ステップ 2.9.4.2
xxからxxを引きます。
2x2+x+1-x2+0+1(x+1)(x-1)=02x2+x+1−x2+0+1(x+1)(x−1)=0
ステップ 2.9.4.3
-x2−x2と00をたし算します。
2x2+x+1-x2+1(x+1)(x-1)=02x2+x+1−x2+1(x+1)(x−1)=0
2x2+x+1-x2+1(x+1)(x-1)=02x2+x+1−x2+1(x+1)(x−1)=0
ステップ 2.9.5
2x22x2からx2x2を引きます。
x2+x+1+1(x+1)(x-1)=0x2+x+1+1(x+1)(x−1)=0
ステップ 2.9.6
11と11をたし算します。
x2+x+2(x+1)(x-1)=0x2+x+2(x+1)(x−1)=0
x2+x+2(x+1)(x-1)=0x2+x+2(x+1)(x−1)=0
x2+x+2(x+1)(x-1)=0x2+x+2(x+1)(x−1)=0
ステップ 3
分子を0に等しくします。
x2+x+2=0x2+x+2=0
ステップ 4
ステップ 4.1
二次方程式の解の公式を利用して解を求めます。
-b±√b2-4(ac)2a−b±√b2−4(ac)2a
ステップ 4.2
a=1a=1、b=1b=1、およびc=2c=2を二次方程式の解の公式に代入し、xxの値を求めます。
-1±√12-4⋅(1⋅2)2⋅1−1±√12−4⋅(1⋅2)2⋅1
ステップ 4.3
簡約します。
ステップ 4.3.1
分子を簡約します。
ステップ 4.3.1.1
1のすべての数の累乗は1です。
x=-1±√1-4⋅1⋅22⋅1x=−1±√1−4⋅1⋅22⋅1
ステップ 4.3.1.2
-4⋅1⋅2−4⋅1⋅2を掛けます。
ステップ 4.3.1.2.1
-4−4に11をかけます。
x=-1±√1-4⋅22⋅1x=−1±√1−4⋅22⋅1
ステップ 4.3.1.2.2
-4−4に22をかけます。
x=-1±√1-82⋅1x=−1±√1−82⋅1
x=-1±√1-82⋅1x=−1±√1−82⋅1
ステップ 4.3.1.3
1から8を引きます。
x=-1±√-72⋅1
ステップ 4.3.1.4
-7を-1(7)に書き換えます。
x=-1±√-1⋅72⋅1
ステップ 4.3.1.5
√-1(7)を√-1⋅√7に書き換えます。
x=-1±√-1⋅√72⋅1
ステップ 4.3.1.6
√-1をiに書き換えます。
x=-1±i√72⋅1
x=-1±i√72⋅1
ステップ 4.3.2
2に1をかけます。
x=-1±i√72
x=-1±i√72
ステップ 4.4
式を簡約し、±の+部の値を求めます。
ステップ 4.4.1
分子を簡約します。
ステップ 4.4.1.1
1のすべての数の累乗は1です。
x=-1±√1-4⋅1⋅22⋅1
ステップ 4.4.1.2
-4⋅1⋅2を掛けます。
ステップ 4.4.1.2.1
-4に1をかけます。
x=-1±√1-4⋅22⋅1
ステップ 4.4.1.2.2
-4に2をかけます。
x=-1±√1-82⋅1
x=-1±√1-82⋅1
ステップ 4.4.1.3
1から8を引きます。
x=-1±√-72⋅1
ステップ 4.4.1.4
-7を-1(7)に書き換えます。
x=-1±√-1⋅72⋅1
ステップ 4.4.1.5
√-1(7)を√-1⋅√7に書き換えます。
x=-1±√-1⋅√72⋅1
ステップ 4.4.1.6
√-1をiに書き換えます。
x=-1±i√72⋅1
x=-1±i√72⋅1
ステップ 4.4.2
2に1をかけます。
x=-1±i√72
ステップ 4.4.3
±を+に変更します。
x=-1+i√72
ステップ 4.4.4
-1を-1(1)に書き換えます。
x=-1⋅1+i√72
ステップ 4.4.5
-1をi√7で因数分解します。
x=-1⋅1-(-i√7)2
ステップ 4.4.6
-1を-1(1)-(-i√7)で因数分解します。
x=-1(1-i√7)2
ステップ 4.4.7
分数の前に負数を移動させます。
x=-1-i√72
x=-1-i√72
ステップ 4.5
式を簡約し、±の-部の値を求めます。
ステップ 4.5.1
分子を簡約します。
ステップ 4.5.1.1
1のすべての数の累乗は1です。
x=-1±√1-4⋅1⋅22⋅1
ステップ 4.5.1.2
-4⋅1⋅2を掛けます。
ステップ 4.5.1.2.1
-4に1をかけます。
x=-1±√1-4⋅22⋅1
ステップ 4.5.1.2.2
-4に2をかけます。
x=-1±√1-82⋅1
x=-1±√1-82⋅1
ステップ 4.5.1.3
1から8を引きます。
x=-1±√-72⋅1
ステップ 4.5.1.4
-7を-1(7)に書き換えます。
x=-1±√-1⋅72⋅1
ステップ 4.5.1.5
√-1(7)を√-1⋅√7に書き換えます。
x=-1±√-1⋅√72⋅1
ステップ 4.5.1.6
√-1をiに書き換えます。
x=-1±i√72⋅1
x=-1±i√72⋅1
ステップ 4.5.2
2に1をかけます。
x=-1±i√72
ステップ 4.5.3
±を-に変更します。
x=-1-i√72
ステップ 4.5.4
-1を-1(1)に書き換えます。
x=-1⋅1-i√72
ステップ 4.5.5
-1を-i√7で因数分解します。
x=-1⋅1-(i√7)2
ステップ 4.5.6
-1を-1(1)-(i√7)で因数分解します。
x=-1(1+i√7)2
ステップ 4.5.7
分数の前に負数を移動させます。
x=-1+i√72
x=-1+i√72
ステップ 4.6
最終的な答えは両方の解の組み合わせです。
x=-1-i√72,-1+i√72
x=-1-i√72,-1+i√72