Уравнение пятой степени. Частное решение.
|
|
|
Решение уравнений высших степеней
В общем случае уравнение, имеющее степень выше 4, нельзя разрешить в радикалах. Но иногда мы все же можем найти корни многочлена, стоящего слева в уравнении высшей степени, если представим его в виде произведения многочленов в степени не более 4-х. Решение таких уравнений базируется на разложении многочлена на множители, поэтому советуем вам повторить эту тему перед изучением данной статьи.
Чаще всего приходится иметь дело с уравнениями высших степеней с целыми коэффициентами. В этих случаях мы можем попробовать найти рациональные корни, а потом разложить многочлен на множители, чтобы потом преобразовать его в уравнение более низкой степени, которое будет просто решить. В рамках этого материала мы рассмотрим как раз такие примеры.
Уравнения высшей степени с целыми коэффициентами
Все уравнения, имеющие вид anxn+an-1xn-1+…+a1x+a0=0, мы можем привести к уравнению той же степени с помощью умножения обеих частей на ann-1 и осуществив замену переменной вида y=anx:
anxn+an-1xn-1+…+a1x+a0=0ann·xn+an-1·ann-1·xn-1+…+a1·(an)n-1·x+a0·(an)n-1=0y=anx⇒yn+bn-1yn-1+…+b1y+b0=0
Те коэффициенты, что получились в итоге, также будут целыми. Таким образом, нам нужно будет решить приведенное уравнение n-ной степени с целыми коэффициентами, имеющее вид xn+anxn-1+…+a1x+a0=0.
Схема решения уравнения
Вычисляем целые корни уравнения. Если уравнение имеет целые корни, нужно искать их среди делителей свободного члена a0. Выпишем их и будем подставлять в исходное равенство по очереди, проверяя результат. Как только мы получили тождество и нашли один из корней уравнения, то можем записать его в виде x-x1·Pn-1(x)=0. Здесь x1 является корнем уравнения, а Pn-1(x) представляет собой частное от деления xn+anxn-1+…+a1x+a0 на x-x1.
Подставляем остальные выписанные делители в Pn-1(x)=0, начав с x1, поскольку корни могут повторяться. После получения тождества корень x2 считается найденным, а уравнение может быть записано в виде (x-x1)(x-x2)·Pn-2(x)=0.Здесь Pn-2(x) будет частным от деления Pn-1(x) на x-x2.
Продолжаем и дальше перебирать делители. Найдем все целые корни и обозначим их количество как m. После этого исходное уравнение можно представить как x-x1x-x2·…·x-xm·Pn-m(x)=0. Здесь Pn-m(x) является многочленом n-m-ной степени. Для подсчета удобно использовать схему Горнера.
Если у нас исходное уравнение имеет целые коэффициенты, мы не можем получить в итоге дробные корни.
У нас в итоге получилось уравнение Pn-m(x)=0, корни которого могут быть найдены любым удобным способом. Они могут быть иррациональными или комплексными.
Покажем на конкретном примере, как применяется такая схема решения.
Пример 1Условие: найдите решение уравнения x4+x3+2×2-x-3=0.
Решение
Начнем с нахождений целых корней.
У нас есть свободный член, равный минус трем. У него есть делители, равные 1, -1, 3 и -3. Подставим их в исходное уравнение и посмотрим, какие из них дадут в итоге тождества.
При x, равном единице, мы получим 14+13+2·12-1-3=0, значит, единица будет корнем данного уравнения.
Теперь выполним деления многочлена x4+x3+2×2-x-3 на (х-1) в столбик:
Значит, x4+x3+2×2-x-3=x-1×3+2×2+4x+3.
Перебираем возможные делители дальше, но подставляем их в равенство x3+2×2+4x+3=0:
13+2·12+4·1+3=10≠0(-1)3+2·(-1)2+4·-1+3=0
У нас получилось тождество, значит, мы нашли еще один корень уравнения, равный -1.
Делим многочлен x3+2×2+4x+3 на (х+1) в столбик:
Получаем, что
x4+x3+2×2-x-3=(x-1)(x3+2×2+4x+3)==(x-1)(x+1)(x2+x+3)
Подставляем очередной делитель в равенство x2+x+3=0, начиная с -1:
-12+(-1)+3=3≠032+3+3=15≠0(-3)2+(-3)+3=9≠0
Равенства, полученные в итоге, будут неверными, значит, у уравнения больше нет целых корней.
Оставшиеся корни будут корнями выражения x2+x+3.
D=12-4·1·3=-11<0
Из этого следует, что у данного квадратного трехчлена нет действительных корней, но есть комплексно сопряженные: x=-12±i112.
Уточним, что вместо деления в столбик можно применять схему Горнера. Это делается так: после того, как мы определили первый корень уравнения, заполняем таблицу.
xi | коэффициенты многочлена | ||||
1 | 1 | 2 | -1 | -3 | |
1 | 1 | 1+1·1=2 | 2+2·1=4 | -1+4·1=3 | -3+3·1=0 |
В таблице коэффициентов мы сразу можем увидеть коэффициенты частного от деления многочленов, значит, x4+x3+2×2-x-3=x-1×3+2×2+4x+3.
После нахождения следующего корня, равного -1, мы получаем следующее:
xi | коэффициенты многочлена | |||
1 | 2 | 4 | 3 | |
1 | 1 | 2+1·(-1)=1 | 4+1·(-1)=3 | 3+3·(-1)=0 |
Далее мы приходим к разложению x-1x+1×2+x+3=0. Потом, проверив оставшиеся делители равенства x2+x+3=0, вычисляем оставшиеся корни.
Ответ: х=-1, х=1, x=-12±i112.
Пример 2Условие: решите уравнение x4-x3-5×2+12=0.
Решение
У свободного члена есть делители 1, -1, 2, -2, 3, -3, 4, -4, 6, -6, 12, -12.
Проверяем их по порядку:
14-13-5·12+12=7≠0(-1)4-(-1)3-5·(-1)2+12=9≠024·23-5·22+12=0
Значит, x=2 будет корнем уравнения. Разделим x4-x3-5×2+12 на х-2, воспользовавшись схемой Горнера:
xi | коэффициенты многочлена | ||||
1 | -1 | -5 | 0 | 12 | |
2 | 1 | -1+1·2=1 | -5+1·2=-3 | 0-3·2=3 | 12-6·2=0 |
В итоге мы получим x-2(x3+x2-3x-6)=0.
Проверяем делители дальше, но уже для равенства x3+x2-3x-6=0, начиная с двойки.
23+22-3·2-6=0
Значит, 2 опять будет корнем. Разделим x3+x2-3x-6=0 на x-2:
xi | коэффициенты многочлена | |||
1 | 1 | -3 | -6 | |
2 | 1 | 1+1·2=3 | -3+3·2=3 | -6+3·2=0 |
В итоге получим (x-2)2·(x2+3x+3)=0.
Проверка оставшихся делителей смысла не имеет, поскольку равенство x2+3x+3=0 быстрее и удобнее решить с помощью дискриминанта.
Решим квадратное уравнение:
x2+3x+3=0D=32-4·1·3=-3<0
Получаем комплексно сопряженную пару корней: x=-32±i32.
Ответ: x=-32±i32.
Пример 3Условие: найдите для уравнения x4+12×3-52x-3=0 действительные корни.
Решение
x4+12×3-52x-3=02×4+x3-5x-6=0
Выполняем домножение 23обеих частей уравнения:
2×4+x3-5x-6=024·x4+23×3-20·2·x-48=0
Заменяем переменные y=2x:
24·x4+23×3-20·2·x-48=0y4+y3-20y-48=0
В итоге у нас получилось стандартное уравнение 4-й степени, которое можно решить по стандартной схеме. Проверим делители, разделим и получим в итоге, что оно имеет 2 действительных корня y=-2, y=3 и два комплексных. Решение целиком здесь мы не будем приводить. В силу замены действительными корнями данного уравнения будут x=y2=-22=-1 и x=y2=32.
Ответ: x1=-1, x2=32
Советуем также ознакомиться с материалами, посвященными решению кубических уравнений и уравнений четвертой степени.
Автор: Ирина Мальцевская
Преподаватель математики и информатики. Кафедра бизнес-информатики Российского университета транспорта
Навигация по статьям
Предыдущая статья
Уравнение и его корни
Следующая статья
Наибольший общий делитель (НОД)
- Комбинаторика
- Линейные неравенства, примеры, решения
- Метод интервалов
- Нахождение неизвестного слагаемого, множителя
- Неравенства с переменными, их частные и общее решение
- Все темы по математике
- Дипломные работы
- Курсовые работы
- Рефераты
- Контрольные работы
- Отчет по практике
- Все предметы
Узнать подробнее
Современные приборы для измерения давления
Заказать такую же работу
Сортамент эксплуатационных материалов
Вид работы:
Реферат
Выполнена:
2 февраля 2023 г.
Стоимость:
800 руб
Заказать такую же работу
Металлические конструкции
Вид работы:
Практическая работа
Выполнена:
17 января 2023 г.
Стоимость:
2 300 руб
Заказать такую же работу
Понятие производной
Заказать такую же работу
название предмета вычислительные машины системы и сети
Вид работы:
Решение задач
Выполнена:
30 ноября 2022 г.
Стоимость:
1 600 руб
Заказать такую же работу
Практические работы штук
Вид работы:
Практическая работа
Выполнена:
26 октября 2022 г.
Стоимость:
14 400 руб
Заказать такую же работу
Смотреть все работы по гидравлике
Интегрированная математика 3, часть 1
добавить в корзину
Интегрированная математика 3 — это третий год трехлетней программы по математике в старшей школе. Программа разработана таким образом, чтобы с каждым годом возрастать сложность и применение шаблонов, моделирования и предположений для развития понимания и компетентности учащихся в области математики. Это первый семестр Integrated Math 3, он одобрен Калифорнийским университетом A-G как математика (категория C).
По окончании этого курса студент получает 5 кредитов. Каждый кредит соответствует 15 часам обучения. Конечно, некоторые студенты работают быстрее, чем другие, а некоторые могут уделять учебе больше часов, поэтому некоторые студенты имеют возможность пройти курс в ускоренном темпе.
ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ
В этом курсе учащиеся усвоят следующее:
- Линейные уравнения и неравенства.
- Линейные функции.
- Системы линейных уравнений.
- Квадратные уравнения и функции.
- Полиномиальные уравнения и функции.
- Радикальные уравнения и функции.
- Подкоренные выражения, уравнения и функции.
РАССМАТРИВАЕМЫЕ ТЕМЫ
- Решите многошаговые линейные уравнения с использованием распределения, дробей и десятичных дробей.
- Проанализируйте закономерности и научитесь распознавать арифметическую последовательность, а затем научитесь находить сумму конечного числа членов.
- Решите и начертите многоступенчатое неравенство с одной переменной.
- Решите и начертите составные неравенства с одной переменной.
- Решать и отображать уравнения абсолютного значения и неравенства с одной переменной
- Распознавать функции на основе набора данных, графиков и описаний.
- Расчет уклона, определение уклона по заданным точкам и линиям, определение наклона линии графика.
- Определите характеристики параллельных и перпендикулярных прямых и напишите уравнения прямых, параллельных и перпендикулярных данной прямой.
- Применение характеристик параллельных и перпендикулярных линий на координатной плоскости к многоугольникам.
- Моделируйте реальные задачи с помощью линейных уравнений.
- Идентифицируйте линии, имеющие единственное решение, графически изображайте системы уравнений для определения решения и распознавайте характеристики пар линий, которые приводят к согласованным и несовместимым уравнениям.
- Решение систем уравнений методом замены и исключения.
- Решайте системы неравенств графически.
- Напишите пары уравнений для моделирования реальных задач и моделируйте уравнения с тремя переменными.
- Решение систем из трех уравнений и трех переменных.
- Различные формы квадратного уравнения и способы решения квадратного уравнения с помощью факторизации.
- Как использовать процесс заполнения квадрата для записи квадратичной функции в вершинной форме.
- Решите неразлагаемые квадратные уравнения с помощью квадратной формулы.
- Как найти квадратный корень из отрицательного числа и другие свойства мнимых чисел.
- Анализ квадратичной функции, такой как определение домена, диапазона, точек максимума и минимума.
- Как строить графики кусочных функций, включающих линейные и квадратичные функции.
- Идентификация многочленов, сложение и вычитание многочленов.
- Умножение одночлена на многочлен (распределение) и изучение нескольких многочленов с различным количеством членов.
- Используйте длинное деление для деления многочленов, которые нельзя разложить на множители.
- Используйте синтетическое деление для определения остатков и применяйте это для оценки многочленов.
- Используйте теорему об остатках и множителях, чтобы разложить многочлен на произведение двучленов.
- Примените теорему о сопряженных и действительных корнях, чтобы определить множители многочленов, а также написать уравнение многочленов с заданными корнями.
- Примените основную теорему алгебры, чтобы определить количество корней многочлена, корни и напишите многочлен с учетом корней.
- Просто показатели степени, решать уравнения с показателями степени, упрощать с рациональными показателями и возводить показатель степени в степень.
- Разделить с показателями степени и упростить отрицательные степени.
- Упрощение радикалов, рационализация знаменателей и вычисление с радикалами.
- Решение радикальных уравнений с одним и двумя радикалами.
- График радикальных функций и преобразование родительской функции.
- Упрощение, сложение и вычитание рациональных выражений.
- Умножение и деление рациональных выражений.
- Решение рациональных уравнений.
- Анализ рациональных уравнений, включая асимптоты, конечное поведение и нули.
добавить в корзину
Детали курса:
• Кредит за один семестр: $125
• Первый семестр межд. Математика 3
Сертификаты
• Калифорнийский университет A-G:
Да• NCAA:
Да 901 20Учебная программа
Скриншот курса
Инструкции по курсу
Предлагаемая временная шкала
Как решить полиномиальное уравнение 5-й степени
Чтобы решить полиномиальное уравнение 5-й степени, мы должны как можно больше разложить данный полином на множители. После факторизации мы можем приравнять множители к нулю и найти переменную.
Пример 1:
Решить:
6x 5 — x 4 — 43x 3 + 43x 9 0166 2 + х — 6 = 0
Решение:
Методом проб и ошибок мы можем проверить значения 1, или -1, или 2, или -2…… как ноль для приведенного выше уравнения, используя синтетическое деление.
Когда мы проверяем значение 1, мы получаем нулевой остаток. Итак, x = 1 является одним из нулей.
Полученное уравнение:
6x 4 + 5x 3 — 38x 2 + 5x + 6 = 0
Разделив обе стороны на x 2 .
6x 4 /x 2 + 5x 3 /x 2 — 38x 2 /x 2 + 5x/x 2 + 6/x 2 = 0
6x 2 + 5x — 38 + 5/x + 6/x 2 = 0
6(х 2 + 1/х 2 ) + 5 (х + 1/х) — 38 = 0 —-(1)
Пусть у = х + 1/х.
y 2 = (x + 1/x) 2
y 2 = x 2 + 2(x)(1/x) + (1/x) 9016 6 2
г 2 = х 2 + 2 + 1/х 2
y 2 — 2 = x 2 + 1/x 2
(1)—-> 6(y 2 — 2) + 5y — 38 = 0
6 лет 2 — 12 + 5 лет — 38 = 0
6 лет 2 + 5 лет — 50 = 0
6 лет 2 — 15 лет + 20 лет — 50 = 0
900 02 3г(2г — 5) + 10(2г — 5 ) = 0(3у + 10)(2у — 5) = 0
3г + 10 = 0 г = -10/3 | 2г — 5 = 0 г = 5/2 |
Когда y = -10/3,
(x 2 + 1)/x = -10/3
3(x 2 + 1) = -10x
3x 2 + 3 = -10x
3x 2 + 10x + 3 = 0
(3x + 1)(x + 3) = 0
x = -1/3 и 3
Когда y = 5/2, 9015 7
x + 1/x = y
(x 2 + 1)/x = 5/2
2(x 2 + 1) = 5 x
2x 9016 6 2 + 2 — 5x = 0
2x 2 — 5x + 2 = 0
(2x — 1)(x — 2) = 0
x = 1/2 и 2
Таким образом, пять нулей равны 1, -1/3, 3, 1/2 и 2.
Пример 2 :
Решение :
8x 5 — 22x 4 — 55x 3 + 55x 2 + 22x — 8 = 0
Решение:
Когда мы проверяем значение 1, мы получить нулевой остаток. Итак, x = 1 является одним из нулей.
Результирующее уравнение:
8x 4 — 14x 3 — 69x 2 — 14x + 8 = 0
Разделив обе стороны на x 2 .
8x 4 /x 2 — 14x 3 /x 2 — 69x 2 /x 2 901 67 — 14x/x 2 + 8/x 2 = 0
8x 2 — 14x — 69 — 14/x + 8/x 2 = 0
8(x 2 + 1/x 2 ) — 14(x + 1 /х) — 69 = 0 —-(1)
Пусть у = х + 1/х.
у 2 = (х + 1/х) 2
у 2 = х 2 + 2(х)(1/х) + (1/х) 2
у 2 = х 2 + 2 + 1/х 2
y 2 — 2 = x 2 + 1/x 2
(1)—-> 8(y 2 — 2) — 14г — 69 = 0
8г 2 — 16 — 14г — 69 = 0
8г 2 — 14г — 85 = 0
(2г + 5)(4г — 17) = 0
2у + 5 = 0 у = -5/2 | 4г — 17 = 0 г = 17/4 |
Когда у = -5/2,
х + 1/х = у
(х 2 + 1)/х = -5/2
2(х 2 + 1) = -5x
2x 2 + 2 + 5x = 0
2x 2 + 5x + 2 = 0
2x 2 + 4x + 1x + 2 = 0
2x(x + 2) + 1(x + 2) = 0
(2x + 1)(x + 2) = 0
x = -1/2 и -2
Когда y = 17/4,
x + 1/x = y
(x 2 + 1)/x = 17/4
4(x 2 + 1) = 17x
4x 901 66 2 + 4 = 17x
4x 2 — 17x + 4 = 0
(4x — 1)(x — 4) = 0
x = 1/4 и 4
Следовательно, пять нулей равны 1, -1/2, -2 , 1/4 и 4.
Пример 3 :
Решить :
6x 5 + 11x 4 — 33x 3 9 0167 — 33x 2 + 11x + 6 = 0
Решение:
Когда мы проверяем значение -1, мы получаем нулевой остаток. Итак, x = -1 является одним из нулей.
Полученное уравнение:
6x 4 + 5x 3 — 38x 2 + 5x + 6 = 0
Разделив обе части на x 90 166 2 .
6x 4 /x 2 + 5x 3 /x 2 — 38x 2 /x 2 9016 7 + 5x/x 2 + 6/x 2 = 0
6x 2 + 5x — 38 + 5/x + 6/x 2 = 0
6(x 2 + 1/x 2 ) + 5(x + 1/х) — 38 = 0 —-(1)
Пусть у = х + 1/х.
y 2 = (x + 1/x) 2
y 2 = x 2 + 2(x)(1/x) + (1/x) 9016 6 2
г 2 = x 2 + 2 + 1/x 2
y 2 — 2 = x 2 + 1/x 2 901 67
(1)—-> 6(у 2 — 2) + 5г — 38 = 0
6г 2 — 12 + 5г — 38 = 0
6г 2 + 5г — 50 = 0
6 лет 2 — 15 лет + 20 лет — 50 = 0
3у(2у — 5) + 10(2у — 5) = 0
(3у + 10)(2у — 5) = 0
3г + 10 = 0 г = -10/3 | 2г — 5 = 0 г = 5/2 |
Когда y = -10/3,
x + 1/x = y
(x 2 + 1)/x = -10/3
3(x 2 + 1) = -10x
3x 2 + 3 = -10x
3x 2 + 10x + 3 = 0
3x 2 + 9x + x + 3 = 0
3x(x + 3) + 1(x + 3) = 0
(x + 3)(3x + 1) = 0
x = -3 и -1/3
Когда y = 5/ 2,
х + 1/х = у
(х 2 + 1)/х = 5/2
2(х 2 + 1) = 5х
2х 2 + 2 — 5x = 0
2x 2 — 5x + 2 = 0
2x 2 — 4x — x + 2 = 0
2x(x — 2) — 1(x — 2) = 0
(2x — 1)(x — 2) = 0
x = 1 /2 и 2
Следовательно, пятью нулями являются -1, -3, -1/3, 1/2 и 2.