今日の1問は、まず x を求めたくなる問題です。
でも、ある公式を使うと、x を求めなくても一気に答えまでたどり着けます♪
今日の問題
x は実数とする。x + 1/x = 3 のとき、x3 + 1/x3 の値を求めよ。

まずヒント
x の値を計算しようとすると、平方根が出てきて大変です。
x + 1/x を3乗した (x + 1/x)3 を展開してみましょう。
解き方
ステップ1 3乗を展開する
(x + 1/x)3 = x3 + 3x2 × (1/x) + 3x × (1/x2) + 1/x3
= x3 + 3x + 3/x + 1/x3
ステップ2 まとめる
3x + 3/x = 3(x + 1/x) なので、(x + 1/x)3 = x3 + 1/x3 + 3(x + 1/x) です。
ステップ3 数を入れる
x + 1/x = 3 なので、33 = x3 + 1/x3 + 3 × 3。
27 = x3 + 1/x3 + 9 です。
ステップ4 答えを求める
x3 + 1/x3 = 27 − 9 = 18
ステップ5 別の方法で確かめる
x + 1/x = 3 の両辺を2乗すると、x2 + 2 + 1/x2 = 9 なので x2 + 1/x2 = 7。
(x + 1/x)(x2 + 1/x2) = x3 + 1/x3 + x + 1/x なので、3 × 7 = x3 + 1/x3 + 3 より、x3 + 1/x3 = 18。同じ答えになりました。
答え
18
x の値を求めなくても、3乗の公式だけで答えが出ます。
ひらめきで解く方法
x + 1/x の形が出てきたら、2乗や3乗を作ると x2 + 1/x2 や x3 + 1/x3 が求められます。
x の値は (3 ± √5)/2 ですが、計算すると大変です。「求めたいものを、与えられた形で作る」のがコツです。
間違えやすいところ
- (x + 1/x)3 の展開で、3(x + 1/x) の項を忘れない(27 ではなく 27 − 9)
- 33 = 27 です(9 ではありません)
- x の値を実際に求めようとしない
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