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参考・概略です
●②÷①の左辺を考えます
㋐②×①の逆数とし,a/(r-1) が約分され,分数で
分子:r³⁰-1
分母:r¹⁰-1
㋑分子をa³-b³={a-b}{a²+ab+b²} を利用し因数分解
分子:r³⁰-1=(r¹⁰)³-(1)³
={(r¹⁰)-(1)}{(r¹⁰)²+(r¹⁰)+(1)}
={r¹⁰-1}{(r¹⁰)²+(r¹⁰)+1}
㋒分子・分母が r¹⁰-1 で約分されるので
(r¹⁰)²+(r¹⁰)+1
●両辺を考えます
㋐右辺=21÷3=7より
(r¹⁰)²+(r¹⁰)+1=7
㋑移行し整理
(r¹⁰)²+(r¹⁰)-6=0
㋒因数分解
(r¹⁰+3)(r¹⁰-2)=0
という感じです
ありがとうございます!