与式を f(x) とすると,倍角の公式を用いて,
f(x)=41(1+cosx)2+1+cosx1=41(1+cosx)2+2(1+cosx)1+2(1+cosx)1
と変形できる.従って,1+cosx>0 であるから,相加相乗平均の不等式より
f(x)≥3(41(1+cosx)2×2(1+cosx)1×2(1+cosx)1)1/3=(1627)1/3
であり,等号は cosx=21/3−1 のときに成立する.以上より,P(x)=x3−1627 であるから,P(100)=1615999973 であり,特に解答すべき値は 15999989 である.
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