微分積分学準備例

$x^{4} - x^{3} + x - 1 = 0$

ステップ 1

方程式の左辺を因数分解します。

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ステップ 1.1

各群から最大公約数を因数分解します。

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ステップ 1.1.1

前の2項と後ろの2項をまとめます。

$(x^{4} - x^{3}) + x - 1 = 0$

ステップ 1.1.2

各群から最大公約数を因数分解します。

$x^{3} (x - 1) + 1 (x - 1) = 0$

ステップ 1.2

最大公約数 $x - 1$ を因数分解して、多項式を因数分解します。

$(x - 1) (x^{3} + 1) = 0$

ステップ 1.3

$1$ を $1^{3}$ に書き換えます。

$(x - 1) (x^{3} + 1^{3}) = 0$

ステップ 1.4

両項とも完全立方なので、立方の和の公式 $a^{3} + b^{3} = (a + b) (a^{2} - a b + b^{2})$ を利用して、因数分解します。このとき、 $a = x$ であり、 $b = 1$ です。

$(x - 1) ((x + 1) (x^{2} - x \cdot 1 + 1^{2})) = 0$

ステップ 1.5

因数分解。

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ステップ 1.5.1

簡約します。

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ステップ 1.5.1.1

$- 1$ に $1$ をかけます。

$(x - 1) ((x + 1) (x^{2} - x + 1^{2})) = 0$

ステップ 1.5.1.2

1のすべての数の累乗は1です。

$(x - 1) ((x + 1) (x^{2} - x + 1)) = 0$

ステップ 1.5.2

不要な括弧を削除します。

$(x - 1) (x + 1) (x^{2} - x + 1) = 0$

ステップ 2

方程式の左辺の個々の因数が $0$ と等しいならば、式全体は $0$ と等しくなります。

$x - 1 = 0$

$x + 1 = 0$

$x^{2} - x + 1 = 0$

ステップ 3

$x - 1$ を $0$ に等しくし、 $x$ を解きます。

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ステップ 3.1

$x - 1$ が $0$ に等しいとします。

$x - 1 = 0$

ステップ 3.2

方程式の両辺に $1$ を足します。

$x = 1$

ステップ 4

$x + 1$ を $0$ に等しくし、 $x$ を解きます。

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ステップ 4.1

$x + 1$ が $0$ に等しいとします。

$x + 1 = 0$

ステップ 4.2

方程式の両辺から $1$ を引きます。

$x = - 1$

ステップ 5

$x^{2} - x + 1$ を $0$ に等しくし、 $x$ を解きます。

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ステップ 5.1

$x^{2} - x + 1$ が $0$ に等しいとします。

$x^{2} - x + 1 = 0$

ステップ 5.2

$x$ について $x^{2} - x + 1 = 0$ を解きます。

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ステップ 5.2.1

二次方程式の解の公式を利用して解を求めます。

$\frac{- b \pm \sqrt{b^{2} - 4 (a c)}}{2 a}$

ステップ 5.2.2

$a = 1$ 、 $b = - 1$ 、および $c = 1$ を二次方程式の解の公式に代入し、 $x$ の値を求めます。

$\frac{1 \pm \sqrt{{(- 1)}^{2} - 4 \cdot (1 \cdot 1)}}{2 \cdot 1}$

ステップ 5.2.3

簡約します。

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ステップ 5.2.3.1

分子を簡約します。

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ステップ 5.2.3.1.1

$- 1$ を $2$ 乗します。

$x = \frac{1 \pm \sqrt{1 - 4 \cdot 1 \cdot 1}}{2 \cdot 1}$

ステップ 5.2.3.1.2

$- 4 \cdot 1 \cdot 1$ を掛けます。

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ステップ 5.2.3.1.2.1

$- 4$ に $1$ をかけます。

$x = \frac{1 \pm \sqrt{1 - 4 \cdot 1}}{2 \cdot 1}$

ステップ 5.2.3.1.2.2

$- 4$ に $1$ をかけます。

$x = \frac{1 \pm \sqrt{1 - 4}}{2 \cdot 1}$

ステップ 5.2.3.1.3

$1$ から $4$ を引きます。

$x = \frac{1 \pm \sqrt{- 3}}{2 \cdot 1}$

ステップ 5.2.3.1.4

$- 3$ を $- 1 (3)$ に書き換えます。

$x = \frac{1 \pm \sqrt{- 1 \cdot 3}}{2 \cdot 1}$

ステップ 5.2.3.1.5

$\sqrt{- 1 (3)}$ を $\sqrt{- 1} \cdot \sqrt{3}$ に書き換えます。

$x = \frac{1 \pm \sqrt{- 1} \cdot \sqrt{3}}{2 \cdot 1}$

ステップ 5.2.3.1.6

$\sqrt{- 1}$ を $i$ に書き換えます。

$x = \frac{1 \pm i \sqrt{3}}{2 \cdot 1}$

ステップ 5.2.3.2

$2$ に $1$ をかけます。

$x = \frac{1 \pm i \sqrt{3}}{2}$

ステップ 5.2.4

最終的な答えは両方の解の組み合わせです。

$x = \frac{1 + i \sqrt{3}}{2}, \frac{1 - i \sqrt{3}}{2}$

ステップ 6

最終解は $(x - 1) (x + 1) (x^{2} - x + 1) = 0$ を真にするすべての値です。

$x = 1, - 1, \frac{1 + i \sqrt{3}}{2}, \frac{1 - i \sqrt{3}}{2}$

微分積分学準備 例

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