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第2問

実数を係数とする多項式 PP で、a,b,ca,b,c を満たすすべての実数 ab+bc+ca=0ab+bc+ca=0 に対して P(a−b)+P(b−c)+P(c−a)=2P(a+b+c).P(a-b)+P(b-c)+P(c-a)=2P(a+b+c). を満たすものをすべて求めよ。
ステップ 1/4: PP は偶関数で P(0)=0P(0)=0
a=b=c=0  ⟹  P(0)=0;b=c=0  ⟹  P(a)+P(0)+P(−a)=2P(a)  ⟹  P(−a)=P(a)a=b=c=0 \implies P(0)=0;\quad b=c=0 \implies P(a)+P(0)+P(-a)=2P(a) \implies P(-a)=P(a)
詳しい解説

a=b=c=0a=b=c=0(ab+bc+ca=0ab+bc+ca=0 を満たす)とおくと 3P(0)=2P(0)3P(0)=2P(0) となり、P(0)=0P(0)=0 を得る。b=c=0b=c=0(これも自動的に ab+bc+ca=0ab+bc+ca=0 を満たす)とおくと方程式は P(a)+P(0)+P(−a)=2P(a)P(a)+P(0)+P(-a)=2P(a) となり、P(0)=0P(0)=0 なのでこれは任意の実数 P(−a)=P(a)P(-a)=P(a) に対して aa に簡約され、PP は偶関数であるとわかる。