다음은 계수가 실수인 다항식 P(x)에 대하여 방정식 x3+2x−1=0의 서로 다른 세 근이 모두 방정식 (x2+x+1)P(x)=1의 근이 되도록 하는, 차수가 최소인 다항식 P(x)를 구하는 과정이다.
x3+2x−1=0의 서로 다른 세 근이 모두 방정식 (x2+x+1)P(x)=1의 근이므로
(x2+x+1)P(x)−1=(x3+2x−1)Q(x) 인 다항식 Q(x)가 존재한다.
즉, (x2+x+1)P(x)=(x3+2x−1)Q(x)+1이다.
그런데, x3+2x−1을 x2+x+1로 나눈 몫과 나머지는 각각 x−1, (가 )이므로
(x2+x+1)P(x) =(x−1)(x2+x+1)Q(x)+(가 )Q(x)+1⋯㉠ 이다. 등식 ㉠을 만족하는 다항식 P(x)의 차수가 최소가 되기 위해서는 Q(x)가 다항식이므로
(가 )Q(x)+1=x2+x+1 이어야 한다. 따라서 Q(x)=(나 )이다.
그러므로 구하고자 하는 다항식 P(x)=(다 )이다.
위의 과정에서 (가), (나), (다)에 알맞은 식을 각각 f(x), g(x), h(x)라 할 때, f(1)+g(3)+h(5)의 값은? [4점]