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3 乗して 1 になる数は 3 つある〜1 の 3 乗根 ω と次数下げ

を、移項して因数分解します。

か、 か。あとのほうを解の公式にかけると、判別式が で虚数解が 2 つ。

実数の範囲では しかありませんが、複素数まで広げると解は 3 つそろいます。

以外を と書く

でない解の一方を とおくと、もう一方は になります。

が解であることは、 乗して確かめられる。。

が でも でもないことも確かめておきます。 なら となって に戻ってしまい、 なら両辺を で割って 。どちらも仮定と食い違う。

だから の 乗根は 、、 の 3 つです。

をどちらに選んでも顔ぶれは同じ。もう一方は自動的に の側に回ります。

使うのは 2 本だけ

の計算でいるのは、次の 2 本です。

。
。

1 本目は定義そのもの。2 本目は で、 だから右のかっこが になります。

の値を のまま持ち歩かず、この 2 本で片づけていきます。

指数は で割った余りで決まる

なので、 は を で割った余りだけで決まります。

余り
余り
余り

なら で余りが 。 です。

の累乗が で割った余りで決まる話と同じ仕組みで、周期が に変わっただけ。

例:

で余りは 。続く 2 つは余りが 、 になります。

連続する 3 つを足すと、いつも の形に戻って 。

例:

を移項すると 。かっこの中を先に置きかえます。

で余りは 。答えは です。

を と数で書いて 乗するより、 に替えるほうが短い。

の値はどれですか。

__RESULT__

で余りは です。 になります。余りを とすると 、 とすると を選ぶことになる。

例:

を足がかりにします。左のかっこは、そこから を引いた形。

右のかっこは を引いた形です。

かけると 。

例:

の両辺を で割ると 。逆数が 乗に化けます。

から 。分数を残さずに答えが決まりました。

因数分解に使う

を複素数の範囲で分けきると、1 次式が 3 つ並びます。

のほうも同じように分けられる。 が で割り切れます。

と が、ちょうど中央の項と最後の項に効いている。

を だけで書くとどれになりますか。

__RESULT__

を と移項します。 のほうとまぜないところが目印。

は という数ですが、計算のあいだはその値を書かずに進みます。 で指数を の余りに落とし、 で と と を行き来する。この 2 本で足ります。

$x^3 - 1 = (x-1)(x^2+x+1)$ と分けると、$x = 1$ のほかに $x = \dfrac{-1 \pm \sqrt{3}i}{2}$ が並びます。$1$ 以外の一方を $\omega$ と書けば、もう一方は $\omega^2$。使う式は $\omega^3 = 1$ と $\omega^2 + \omega + 1 = 0$ の 2 本で、指数は $3$ で割った余りに落ち、$1 + \omega$ は $-\omega^2$ に化けます。$\omega^{2026} + \omega^{2027} + \omega^{2028} = 0$ や $(1+\omega)^{2026}$ の片づけ方、$a^3 + b^3 = (a+b)(a+\omega b)(a+\omega^2 b)$ まで。