x2f(x,y) は y2 を因数に持ち,さらに交代式であるから y−x も因数に持つ.これより f(x,y) は多項式 g(x,y) を用いて y2(y−x)g(x,y) と表せる.さらに g(x,y) は 2 次の対称式であるため,実数 a,b,c,d を用いて
g(x,y)=a(x2+y2)+bxy+c(x+y)+d
と表すことができる.このとき f(x,y) の y5,xy4,y4 の係数はそれぞれ a,b−a,c であるから,問の条件と合わせて a=1,b=c=3 を得る.また g(2,3)=111 が分かるから d=65 である.
以上より,
f(x,y)=y2(y−x)(x2+y2+3xy+3x+3y+65)
であるから,求める答えは f(5,7)=27440 である.
交代式について
ある 2 変数多項式 u(x,y) が
u(x,y)=−u(y,x)
をみたすとき,u を交代式という.このような交代式は u(x,x)=0
をみたしているため,x の 1 変数多項式とみれば,因数定理より x−y を因数に持つことが分かる.したがってある 2 変数多項式 v(x,y) により u(x,y)=(x−y)v(x,y) とかけるが,このとき
(x−y)v(x,y)=u(x,y)=−u(y,x)=−(y−x)v(y,x)
であるので,v(x,y)=v(y,x),すなわち v が対称式であることも従う.
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