Решение уравнения с 3 степенью – Решить кубическое уравнение третьей степени онлайн

Содержание

Как решить уравнения 3 степени онлайн

Применение уравнений широко распространено в нашей жизни. Они используются во многих расчетах, строительстве сооружений и даже спорте. Уравнения человек использовал еще в древности и с тех пор их применение только возрастает. Кубическое уравнение представляет собой уравнение третьего порядка и имеет следующий вид:

\[ax^3 + bx^2 + cx + d = 0,\] где \[a \ne 0.\] Число \[x\] именуется корнем кубического уравнения, если при его подстановке уравнение обращается в верное равенство.

Так же читайте нашу статью "Решить уравнение онлайн 9 класс решателем"

Данного рода уравнения всегда имеет 3 корня. Корни могут получиться как вещественными, так и комплексными. Если исходные данные позволяют подобрать один из корней кубического уравнения \[x1,\] то можно кубический многочлен разделить на \[(x - x1)\] и решать получившееся квадратное уравнение.

Допустим, дано уравнение вида:

\[5x^3 - 8x^2 - 8x +5 = 0\]

Для решения выполним группировку:

\[5(x^3 + 1)- 8 (x^2 + x) = 5 (x + 1)(x^2 - x +1) - 8x(x + 1)= (x + 1)(5x^2 - 5x + 5 - 8x) = (x + 1)(5x^2 -13x + 5) = 0\]

Проанализировав уравнение, видно, что \[x = -1\] - корень уравнения

Найдем корни полученного квадратного трехчлена \[5x^2 - 13x + 5\]

\[5x^2 -13x + 5 = 0 \]

\[D = (-13)^2 - 4 \cdot5\cdot5= 69\]

\[x_1 = \frac {13 + \sqrt 69}{2\cdot5}= 13/10 + \sqrt69/10\]

\[x_2 = \frac {13 - \sqrt 69}{2\cdot5}= 13/10 - \sqrt69/10\]

Получим ответ: \[x_1 = 13/10 + \sqrt69/10, x_2 = 13/10 - \sqrt69/10, x_3 = -1\]

Где можно решить уравнение 3 степени онлайн решателем?

Решить уравнение вы можете на нашем сайте https://pocketteacher.ru. Бесплатный онлайн решатель позволит решить уравнение онлайн любой сложности за считанные секунды. Все, что вам необходимо сделать - это просто ввести свои данные в решателе. Так же вы можете посмотреть видео инструкцию и узнать, как решить уравнение на нашем сайте. А если у вас остались вопросы, то вы можете задать их в нашей групе Вконтакте http://vk.com/pocketteacher. Вступайте в нашу группу, мы всегда рады помочь вам.

www.pocketteacher.ru

Как решать уравнения с 3 степенью?

Как решать уравнения 3 степени

Применение уравнений широко распространено в нашей жизни. Они используются во многих расчетах, строительстве сооружений и даже спорте. Уравнения человек использовал еще в древности и с тех пор их применение только возрастает. Кубическое уравнение представляет собой уравнение третьего порядка и имеет следующий вид:

\ где \ Число \ именуется корнем кубического уравнения, если при его подстановке уравнение обращается в верное равенство.

Так же читайте нашу статью "Решить уравнение онлайн 9 класс решателем"

Данного рода уравнения всегда имеет 3 корня. Корни могут получиться как вещественными, так и комплексными. Если исходные данные позволяют подобрать один из корней кубического уравнения \ то можно кубический многочлен разделить на \ и решать получившееся квадратное уравнение.

Допустим, дано уравнение вида:

\

Для решения выполним группировку:

\

Проанализировав уравнение, видно, что \ — корень уравнения

Найдем корни полученного квадратного трехчлена \

\

\

\

\

Получим ответ: \

Где можно решить уравнение 3 степени онлайн решателем?

Решить уравнение вы можете на нашем сайте pocketteacher.ru. Бесплатный онлайн решатель позволит решить уравнение онлайн любой сложности за считанные секунды. Все, что вам необходимо сделать — это просто ввести свои данные в решателе.

Уравнение третьей степени онлайн

Так же вы можете посмотреть видео инструкцию и узнать, как решить уравнение на нашем сайте. А если у вас остались вопросы, то вы можете задать их в нашей групе Вконтакте: pocketteacher. Вступайте в нашу группу, мы всегда рады помочь вам.

Рассмотрим два примера кубических уравнений, которые калькулятор уравнений умеет без проблем решать с подробным решением:

Пример простого кубического уравнения

Первый пример будет простым:

49*x^3 — x = 0

После того, как вы нажмёте "Решить уравнение!", то вы получите ответ с подробным объяснением:

Дано уравнение:

преобразуем

Вынесем общий множитель x за скобки

получим:

тогда:

и также

получаем ур-ние

Это уравнение вида

Квадратное уравнение можно решить

с помощью дискриминанта.

Корни квадратного уравнения:

___ \/ D — b x2 = ——— 2*a ___ -b — \/ D x3 = ———- 2*a

где D = b^2 — 4*a*c — это дискриминант.

Т.к.

, то

(0)^2 — 4 * (49) * (-1) = 196

Т.к. D > 0, то уравнение имеет два корня.

x2 = (-b + sqrt(D)) / (2*a) x3 = (-b — sqrt(D)) / (2*a)

или

Получаем окончательный ответ для -x + 49*x^3 = 0:

x3 = -1/7

Второй простой пример кубического уравнения будет таким:

8 = (1/2 + 3*x)^3

Получим подробное решение:

Дано уравнение:

преобразуем:

Вынесем общий множитель за скобки

/ 2\ -9*(-1 + 2*x)*\7 + 12*x + 12*x / ——————————— = 0 8

Т.к.

Кубическое уравнение

правая часть ур-ния равна нулю, то решение у ур-ния будет, если хотя бы один из множителей в левой части ур-ния равен нулю.

Получим ур-ния

решаем получившиеся ур-ния:

Переносим свободные слагаемые (без x)

из левой части в правую, получим:

Разделим обе части ур-ния на -9/4

Получим ответ: x1 = 1/2

Это уравнение вида

Квадратное уравнение можно решить

с помощью дискриминанта.

Корни квадратного уравнения:

___ \/ D — b x2 = ——— 2*a ___ -b — \/ D x3 = ———- 2*a

где D = b^2 — 4*a*c — это дискриминант.

Т.к.

, то

(12)^2 — 4 * (12) * (7) = -192

Т.к. D < 0, то уравнение

не имеет вещественных корней,

но комплексные корни имеются.

x2 = (-b + sqrt(D)) / (2*a) x3 = (-b — sqrt(D)) / (2*a)

или

___ 1 I*\/ 3 x2 = — — + ——- 2 3 ___ 1 I*\/ 3 x3 = — — — ——- 2 3

Тогда, окончательный ответ:

___ 1 I*\/ 3 x2 = — — + ——- 2 3 ___ 1 I*\/ 3 x3 = — — — ——- 2 3

Пример сложного кубического уравнения

Третьим примером будет более сложный — возвратное кубическое уравнение онлайн.

5*x^3 -8*x^2 — 8*x + 5 = 0

Чтобы решить такое возвратное кубическое уравнение, то введите данное уравнение в калькулятор:

Дано уравнение:

2 3 5 — 8*x — 8*x + 5*x = 0

преобразуем

3 2 5*x + 5 — 8*x + 8 — 8*x — 8 = 0

или

3 3 2 2 5*x — 5*(-1) — 8*x — -8*(-1) — 8*x — 8 = 0 / 3 3\ / 2 2\ 5*\x — (-1) / — 8*\x — (-1) / — 8*(x + 1) = 0 / 2 2\ 5*(x + 1)*\x — x + (-1) / + -8*(x + 1)*(x — 1) — 8*(x + 1) = 0

Вынесем общий множитель 1 + x за скобки

получим:

/ / 2 2\ \ (x + 1)*\5*\x — x + (-1) / — 8*(x — 1) — 8/ = 0

или

/ 2\ (1 + x)*\5 — 13*x + 5*x / = 0

тогда:

и также

получаем ур-ние

Это уравнение вида

Квадратное уравнение можно решить

с помощью дискриминанта.

Корни квадратного уравнения:

___ \/ D — b x2 = ——— 2*a ___ -b — \/ D x3 = ———- 2*a

где D = b^2 — 4*a*c — это дискриминант.

Т.к.

, то

(-13)^2 — 4 * (5) * (5) = 69

Т.к. D > 0, то уравнение имеет два корня.

x2 = (-b + sqrt(D)) / (2*a) x3 = (-b — sqrt(D)) / (2*a)

или

____ 13 \/ 69 x2 = — + —— 10 10 ____ 13 \/ 69 x3 = — — —— 10 10

Получаем окончательный ответ для 5 — 8*x — 8*x^2 + 5*x^3 = 0:

____ 13 \/ 69 x2 = — + —— 10 10 ____ 13 \/ 69 x3 = — — —— 10 10

Опубликовано: Январь 30, 2017

Тэги: уравнение

Как решать уравнения 3 степени

Применение уравнений широко распространено в нашей жизни. Они используются во многих расчетах, строительстве сооружений и даже спорте. Уравнения человек использовал еще в древности и с тех пор их применение только возрастает. Кубическое уравнение представляет собой уравнение третьего порядка и имеет следующий вид:

\ где \ Число \ именуется корнем кубического уравнения, если при его подстановке уравнение обращается в верное равенство.

Так же читайте нашу статью "Решить уравнение онлайн 9 класс решателем"

Данного рода уравнения всегда имеет 3 корня. Корни могут получиться как вещественными, так и комплексными. Если исходные данные позволяют подобрать один из корней кубического уравнения \ то можно кубический многочлен разделить на \ и решать получившееся квадратное уравнение.

Допустим, дано уравнение вида:

\

Для решения выполним группировку:

\

Проанализировав уравнение, видно, что \ — корень уравнения

Найдем корни полученного квадратного трехчлена \

\

\

\

\

Получим ответ: \

Где можно решить уравнение 3 степени онлайн решателем?

Решить уравнение вы можете на нашем сайте pocketteacher.ru. Бесплатный онлайн решатель позволит решить уравнение онлайн любой сложности за считанные секунды. Все, что вам необходимо сделать — это просто ввести свои данные в решателе.

Как решать уравнение третьей степени

Так же вы можете посмотреть видео инструкцию и узнать, как решить уравнение на нашем сайте. А если у вас остались вопросы, то вы можете задать их в нашей групе Вконтакте: pocketteacher. Вступайте в нашу группу, мы всегда рады помочь вам.

Как решать уравнения 3 степени

Применение уравнений широко распространено в нашей жизни.

Как решать уравнения 3 степени

Они используются во многих расчетах, строительстве сооружений и даже спорте. Уравнения человек использовал еще в древности и с тех пор их применение только возрастает. Кубическое уравнение представляет собой уравнение третьего порядка и имеет следующий вид:

\ где \ Число \ именуется корнем кубического уравнения, если при его подстановке уравнение обращается в верное равенство.

Так же читайте нашу статью "Решить уравнение онлайн 9 класс решателем"

Данного рода уравнения всегда имеет 3 корня. Корни могут получиться как вещественными, так и комплексными. Если исходные данные позволяют подобрать один из корней кубического уравнения \ то можно кубический многочлен разделить на \ и решать получившееся квадратное уравнение.

Допустим, дано уравнение вида:

\

Для решения выполним группировку:

\

Проанализировав уравнение, видно, что \ — корень уравнения

Найдем корни полученного квадратного трехчлена \

\

\

\

\

Получим ответ: \

Где можно решить уравнение 3 степени онлайн решателем?

Решить уравнение вы можете на нашем сайте pocketteacher.ru. Бесплатный онлайн решатель позволит решить уравнение онлайн любой сложности за считанные секунды. Все, что вам необходимо сделать — это просто ввести свои данные в решателе. Так же вы можете посмотреть видео инструкцию и узнать, как решить уравнение на нашем сайте. А если у вас остались вопросы, то вы можете задать их в нашей групе Вконтакте: pocketteacher. Вступайте в нашу группу, мы всегда рады помочь вам.

Формулы сокращенного умножения

Формулы сокращенного умножения.

Цели:

— Изучение формул сокращенного умножения: квадрата суммы и квадрата разности двух выражений; разности квадратов двух выражений; куба суммы и куба разности двух выражений; суммы и разности кубов двух выражений.

— Применение формул сокращенного умножения при решении примеров.

Для упрощения выражений, разложения многочленов на множители, приведения многочленов к стандартному виду используются формулы сокращенного умножения. Формулы сокращенного умножения нужно знать наизусть.

Пусть а, b   R. Тогда:

1. Квадрат суммы двух выражений равен квадрату первого выражения плюс удвоенное произведение первого выражения на второе плюс квадрат второго выражения.

(a + b)2 = a2 + 2ab + b2

2. Квадрат разности двух выражений равен квадрату первого выражения минус удвоенное произведение первого выражения на второе плюс квадрат второго выражения.

(a — b)2 = a2 — 2ab + b2

3.

5. Уравнения третьей и четвёртой степени

Разность квадратов двух выражений равна произведению разности этих выражений и их суммы.

a2 — b2 = (a -b) (a+b)

4. Куб суммы двух выражений равен кубу первого выражения плюс утроенное произведение квадрата первого выражения на второе плюс утроенное произведение первого выражения на квадрат второго плюс куб второго выражения.

(a + b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3

5. Куб разности двух выражений равен кубу первого выражения минус утроенное произведение квадрата первого выражения на второе плюс утроенное произведение первого выражения на квадрат второго минус куб второго выражения.

(a — b)3 = a3 — 3a2b + 3ab2 — b3

6. Сумма кубов двух выражений равна произведению суммы первого и второго выражения на неполный квадрат разности этих выражений.

a3 + b3 = (a + b) (a2 — ab + b2)

7. Разность кубов двух выражений равна произведению разности первого и второго выражения на неполный квадрат суммы этих выражений.

a3 — b3 = (a — b) (a2 + ab + b2)

Применение формул сокращенного умножения при решении примеров.

Пример 1.

Вычислить

а) (40+1)2

б) 982

Решение:

а) Используя формулу квадрата суммы двух выражений, имеем

(40+1)2 = 402 + 2 · 40 · 1 + 12 = 1600 + 80 + 1 = 1681

б) Используя формулу квадрата разности двух выражений, получим

982 = (100 – 2)2 = 1002 — 2 · 100 · 2 + 22 = 10000 – 400 + 4 = 9604

Пример 2.

Вычислить

Решение

Используя формулу разности квадратов двух выражений, получим

Пример 3.

Упростить выражение

(х — у)2 + (х + у)2

Решение

Воспользуемся формулами квадрата суммы и квадрата разности двух выражений

(х — у)2 + (х + у)2 = х2 — 2ху + у2 + х2 + 2ху + у2 = 2х2 + 2у2

Формулы сокращенного умножения в одной таблице:

(a + b)2 = a2 + 2ab + b2
(a — b)2 = a2 — 2ab + b2
a2 — b2 = (a — b) (a+b)
(a + b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3
(a — b)3 = a3 — 3a2b + 3ab2 — b3

a3 + b3 = (a + b) (a2 — ab + b2)
a3 — b3 = (a — b) (a2 + ab + b2)

Алгебраическое уравнение четвёртой степени.

1. Приведение уравнения к каноническому виду.

Сделаем замену переменного по формуле:

Получим уравнение:

Раскроем скобки:

Получим уравнение:

Уравнение приведено к каноническому виду:

         

2.

«Решение уравнений высших степеней». 9-й класс

Решение уравнения

Способ №1.
Решение при помощи разложения на два квадратных уравнения

Рассмотрим случай, когда q не равно нулю.

Верно тождество:

Поэтому:

Получили уравнение:

Выберем параметр z так, чтобы правая часть этого уравнения была полным квадратом относительно y. Для этого необходимо и достаточно, чтобы дискриминант из коэффициентов трехчлена относительно y, стоящего справа, обращался в нуль:

Мы получили кубическое уравнение.
Вывод формул кубичекого уравнения.

Если z — один из корней кубического уравнения:

то уравнение

запишется в виде:

Отсюда следует:

Необходимо решить два квадратных уравнения:

Получаем четыре корня:

Корни этих квадратных уравнений y1, y2, y3, y4 являются решением исходного уравнения

Рассмотрим случай, когда q=0

Уравнение

имеет четыре корня:

Способ №2.
Решение Декарта-Эйлера.

Обоснование этого способа решения уравнения четвёртой степени находится в стадии разработки.

3. Программа решения уравнения четвёртой степени.

Эта программа находит четыре корня уравнения четвёртой степени двумя способами

Способ №1.
Решение при помощи разложения на два квадратных уравнения

Если q не равно нулю, то кубическое уравнение

всегда имеет положительный действительный корень, так как при z=0

значение многочлена в левой части уравнения отрицательно: -q^2/8, а при стремлении z к плюс бесконечности значение многочлена в левой части уравнения также стремится к плюс бесконечности, то есть становится положительным при некотором положительном z=M, и так как непрерывная на отрезке функция принимает на интервале (0; M) любое промежуточное, в том числе и нулевое, значение, то существует положительный корень этого кубического уравнения. Таким положительным корнем является либо первый корень в программе решения кубического уравнения, где под знаком косинуса стоит аргумент F/3, так как Cos(F/3)0 при 0F3/2*Pi, если кубическое уравнение имеет три различных действительных корня, либо единственный действительный корень этого кубического уравнения.

Если какой-то из действительных корней кубического уравнения принимает нулевое значение, то решается биквадратное уравнение

Способ №2.
Решение Декарта-Эйлера.

После приведения алгебраического уравнения четвёртой степени к каноническому виду программа находит три корня кубического уравнения

Если это кубическое уравнение имеет три действительных положительных корня, то уравнение четвёртой степени имеет четыре действительных корня.

Если это кубическое уравнение имеет три действительных корня, один положительный и два отрицательных, то уравнение четвёртой степени имеет две пары комплексно-сопряжённых корней.

Если это кубическое уравнение имеет один положительный действительный корень и два комплексно сопряжённые корня, то уравнение четвёртой степени имеет два действительных и два комплексно-сопряжённых корня. Программа на javascript «Решение уравнения четвёртой степени Ax4+Bx3+Cx2+Dx+E=0»Программа «Решение уравнения четвёртой степени Ax4+Bx3+Cx2+Dx+E=0».Код программы «Решение уравнения четвёртой степени Ax4+Bx3+Cx2+Dx+E=0»Вывод корней кубического уравнения.На главную страницу.

pasmr21.ru

Решение уравнений 3-й и 4-й степеней

Разделы: Математика


Цели:

  1. Систематизировать и обобщить знания и умения по теме: Решения уравнений третьей и четвертой степени.
  2. Углубить знания, выполнив ряд заданий, часть из которых не знакома или по своему типу, или способу решения.
  3. Формирование интереса к математике через изучение новых глав математики, воспитание графической культуры через построение графиков уравнений.

Тип урока: комбинированный.

Оборудование: графопроектор.

Наглядность: таблица «Теорема Виета».

Ход урока

1. Устный счет

Вопросы:

а) Чему равен остаток от деления многочлена рn (х) = аnхn + аn-1хn-1 + ... + а1х1 + a0на двучлен х-а?

б) Сколько корней может иметь кубическое уравнение?              

в) С помощью чего мы решаем уравнение третьей и четвертой степени?

г) Если b четное число в квадратном уравнение, то чему равен Д и х12

2. Самостоятельная работа (в группах)

Составить уравнение, если известны корни (ответы к заданиям закодированы) Используется «Теорема Виета»

3

2

-4

8

-18

7

1

-1

-10

-5

ы

п

ф

р

й

л

0

н

и

ь

1 группа

Корни: х1 = 1; х2 = -2; х3 = -3; х4 = 6

Составить уравнение:

- b=1 -2-3+6=2; b=-2

с=-2-3+6+6-12-18= -23; с= -23

d=6-12+36-18=12; d= -12

е=1(-2)(-3)6=36

х4 - 2 х3 - 23х2 - 12 х + 36 = 0 (это уравнение решает потом 2 группа на доске)

Решение. Целые корни ищем среди делителей числа 36.

р = ±1;±2;±3;±4;±6…

р4(1)=1-2-23-12+36=0 Число 1 удовлетворяет уравнению, следовательно, =1 корень уравнения. По схеме Горнера

 

1

-2

-23

-12

36

1

1

-1

-24

-36

0

-2

1

-3

-18

0

 

р3(x) = х32 -24x -36

р3(-2) = -8 -4 +48 -36=0, х2=-2

р2(x) = х2 -3х -18=0

х3=-3, х4=6

Ответ: 1;-2;-3;6 сумма корней 2 (П)

2 группа

Корни: х1 = -1; х2 = х3 =2; х4 =5

Составить уравнение:

- b=-1+2+2+5-8; b= -8

с=2(-1)+4+10-2-5+10=15; с=15

-d=-4-10+20-10= -4; d=4

е=2(-1)2*5=-20;е=-20

-8+15+4х-20=0 (это уравнение решает на доске 3 группа)

р = ±1;±2;±4;±5;±10;±20.

 

1

-8

15

4

-20

-1

1

-9

24

-20

0

2

1

-7

10

0

 

р4(1)=1-8+15+4-20=-8

р4(-1)=1+8+15-4-20=0

р3(x) = х3 -9х2 +24x -20

р3(2) = 8 -36+48 -20=0

р2(x) = х2 -7х +10=0 х1=2; х2=5

Ответ: -1;2;2;5 сумма корней 8(Р)

3 группа

Корни: х1 = -1; х2 =1; х3 =-2; х4 =3

Составить уравнение:

-в=-1+1-2+3=1;в=-1

с=-1+2-3-2+3-6=-7;с=-7

-d=2+6-3-6=-1; d=1

е=-1*1*(-2)*3=6

х4 - х3 - 7х2 + х + 6 = 0 (это уравнение решает потом на доске 4 группа)

Решение. Целые корни ищем среди делителей числа 6.

р = ±1;±2;±3;±6

 

1

-1

-7

1

6

1

1

0

-7

-6

0

1

1

-1

-6

0

 

р4(1)=1-1-7+1+6=0

р3(x) = х3 - 7x -6

р3(-1) = -1+7-6=0

р2(x) = х2 -х -6=0; х1=-2; х2=3

Ответ:-1;1;-2;3 Сумма корней 1(О)

4 группа

Корни: х1 = -2; х2 =-2; х3 =-3; х4 =-3

Составить уравнение:

-b=-2-2-3+3=-4; b=4

с=4+6-6+6-6-9=-5; с=-5

-d=-12+12+18+18=36; d=-36

е=-2*(-2)*(-3)*3=-36;е=-36

х4 + 3 – 5х2 – 36х -36 = 0 (это уравнение решает потом 5 группа на доске)

Решение. Целые корни ищем среди делителей числа -36

р = ±1;±2;±3…

 

1

4

-5

-36

-36

-2

1

2

-9

-18

0

-2

1

0

-9

0

 

р(1)= 1 + 4-5-36-36 = -72

р4 (-2) = 16 -32 -20 + 72 -36 = 0

р3(х) = х3+2х2-9х-18 = 0

р3(-2)= -8 + 8 + 18-18 = 0

р2(х) = х2 -9 = 0; x=±3

Ответ: -2; -2; -3; 3 Сумма корней-4 (Ф)

5 группа

Корни: х1= -1; х2 =-2; х3 =-3; х4 =-4

Составить уравнение

-b=-10;b=10

с=35

-d= -50; d=50

е=24

х4+ 10х3 + 35х2 + 50х + 24 = 0 (это уравнение решает потом 6группа на доске)

Решение. Целые корни ищем среди делителей числа 24.

р = ±1;±2;±3

 

1

10

35

50

24

-1

1

9

26

24

0

-2

1

7

12

0

 

p4 (1)≠0

р4 (-1) = 1 -10 + 35 -50 + 24 = 0

р3(х) = x-3 + 9х2 + 26x+ 24 = 0

p3(-2) = -8 + 36-52 + 24 = О

р2(х) = x2 + 7x+ 12 = 0

Д=49-48=1

 

Ответ:-1;-2;-3;-4 сумма-10 (И)

6 группа

Корни: х1 = 1; х2 = 1; х3 = -3; х4 = 8

Составить уравнение

-b=1+1-3+8=7;b=-7

с=1 -3+8-3+8-24= -13

-d=-3-24+8-24= -43; d=43

е= -24

х4 - 7х3- 13х2 + 43x - 24 = 0 (это уравнение решает потом 1 группа на доске)

Решение. Целые корни ищем среди делителей числа -24.

 

1

-7

-13

43

-24

1

1

-6

-19

24

0

1

1

-5

-24

0

 

р = +1;±2;±3                                                                    

р4(1)=1-7-13+43-24=0

р3(1)=1-6-19+24=0                  

р2(x)= х2 -5x - 24 = 0

х3=-3, х4=8

Ответ: 1;1;-3;8 сумма 7 (Л)

3. Решение уравнений с параметром

1. Решить уравнение х3 + 3х2 + mх — 15 = 0; если один из корней равен (-1)

Ответ записать в порядке возрастания

Решение:

 

1

3

-13

-15

-1

1

2

-15

0

R=Р3(-1)=-1+3-m-15=0

-m- 13=0

m=-13

х3 + 3х2 -13х - 15 = 0; -1+3+13-15=0

По условию х1 = - 1; Д=1+15=16

Р2(х) = х2+2х-15 = 0

х2=-1-4 = -5;

х3=-1 + 4 = 3;

Ответ:- 1;-5; 3

В порядке возрастания: -5;-1;3. ( Ь Н Ы)

2. Найти все корни многочлена х3 - 3х2 + ах - 2а + 6, если остатки от его деления на двучлены х-1 и х +2 равны.

Решение: R=Р3(1) = Р3(-2)

Р3(1) = 1-3 + а- 2а + 6 = 4-а

Р3(-2) = -8-12-2а-2а + 6 = -14-4а

4-a=-14-a

3a=-18

a=-6

x3 -Зх2 -6х + 12 + 6 = х3 -Зх2 -6х + 18

x2(x-3)-6(x-3) = 0

(х-3)(х2-6) = 0

Произведение двух множителей равно нулю тогда и только тогда, когда хотя бы один из этих множителей равен нулю, а другой при этом имеет смысл.

х1=3 или х2 - 6 = 0

;

Ответ: -; ; 3 (Произведение 18) (Й)

4. Домашнее задание

1. Решить уравнение х3 - (2а + 1)х2 + (а2 + а)х - (а2 - а) = 0 , где а - параметр.

Решение:

Подбором находим х1 = 1 корень, а - любое число.

Р3 (1)=1-2а-1+ а2+а-а2 =0

 

1

-2а-1

а²+а

-а²+а

1

1

-2а

а²-а

0

Р2(х) = х2 -2ах+(а2 – а)=0

Р2(х) = 0;Д = а22 +а = а, Д >0

1)если а<0, то корней нет

2) а>0, х2 = а - √а; х3 = а + √а

3) а=0, х2 -0*х2 +0 = 0; х2 =0; х4=0

Ответ:

а<0; х=1

а=0; х=0; х=1

а>0; х=1; х=а ± √а

2. Составить уравнение

1 группа. Корни: -4; -2; 1; 7;

2 группа. Корни: -3; -2; 1; 2;

3 группа. Корни: -1; 2; 6; 10;

4 группа. Корни: -3; 2; 2; 5;

5 группа. Корни: -5; -2; 2; 4;

6 группа. Корни: -8; -2; 6; 7.

20.11.2009

xn--i1abbnckbmcl9fb.xn--p1ai

Решение уравнений третьей степени - HintFox

Кубическое уравнение – алгебраическое уравнение третьей степени. Общий вид кубического уравнения: ах3 + bх2 + сх + d = 0, а ≠ 0

Заменяя в этом уравнении х новым неизвестным у, связанным с х равенством х = у – (b/3а), кубическое уравнение можно привести к более простому (каноническому) виду: у3 + pу + q = 0, где p = - b2 + с, q = 2b – bс + d

3а2 а 27а3 3а2 а решение этого уравнения можно получить с помощью формулы Кардано .

1. 1 История кубических уравнений

Термин «кубическое уравнение» ввели Р. Декарт (1619 г. ) и У. Оутред (1631г. ).

Первые попытки найти решения задач, сводящихся к кубическим уравнениям, были сделаны математиками древности (например, задачи об удвоении куба и трисекции угла).

Математики средневековья Востока создали довольно развитую теорию (в геометрической форме) кубических уравнений; наиболее обстоятельно она изложена в трактате доказательств задач алгебры и алмукабалы «Омара Хайя» (около 1070 года), где рассмотрен вопрос о нахождении положительных корней 14 видов кубических уравнений, содержащих в обеих частях только члены с положительными коэффициентами.

В Европе впервые в тригонометрической форме решение одного случая кубического уравнения дал Виет (1953 г. ).

Первое решение в радикалах одного из видов кубических уравнений удалось найти С. Ферро (около 1515 г. ), однако оно не было опубликовано. Открытие независимо повторили Тарталья (1535 г. ), указав правило решения еще двух других видов кубических уравнений. Опубликованы эти открытия в 1545 году Дж. Кардано, который упомянул об авторстве Н. Тартальи.

В конце XV в. профессор математики в университетах Рима и Милана Лука Пачоли в своем знаменитом учебнике «Сумма знаний по арифметике, геометрии, отношениям и пропорциональности» задачу о нахождении общего метода для решения кубических уравнений ставил в один ряд с задачей о квадратуре круга. И все же усилиями итальянских алгебраистов такой метод вскоре был найден.

Начнём с упрощения

Если кубическое уравнение общего вида ах3 + bх2 + сх + d = 0, где а ≠ 0, разделить на а, то коэффициент при х3 станет равен 1. Поэтому в дальнейшем будем исходить из уравнения х3 + Pх2 + Qх + R = 0. (1)

Так же как в основе решения квадратного уравнения лежит формула квадрата суммы, решение кубического уравнения опирается на формулу куба суммы:

(а + b)3 = а3 + 3а2b + 3аb2 + b3.

Чтобы не путаться в коэффициентах, заменим здесь а на х и перегруппируем слагаемые:

(х + b)3 = х3 + 3bх2 + 3b2х + b3. (2)

Мы видим, что надлежащим образом b, а именно взяв b = P/3, можно добиться того, что правая часть этой формулы будет отличаться от левой части уравнения х3 + Pх2 + Qх + R = 0 только коэффициентом при х и свободным членом. Сложим уравнение х3 + Pх2 + Qх + R = 0 и (х + b)3 = х3 + 3bх2 + 3b2х + b3 и приведём подобные:

(х + b)3 + (Q – 3b2)х + R – b3 = 0.

Если здесь сделать замену y = х + b, получим кубическое уравнение относительно у без члена с у2: у3 + ру + q = 0.

Итак, мы показали, что в кубическом уравнении х3 + Pх2 + Qх + R = 0 с помощью подходящей подстановки можно избавиться от члена, содержащего квадрат неизвестного. Поэтому теперь будем решать уравнение вида х3 + рх + q = 0. (3)

1. 2 История формулы Кардано

Формула Кардано названа по имени Дж. Кардано, впервые опубликовавшего её в 1545 году.

Автор этой формулы Никколо Тарталья. Он создал это решение в 1535 г. специально для участия в математическом состязании, в котором, естественно, победил. Тарталья, сообщая формулу (в стихотворной форме) Кардано, представил только ту часть решения кубического уравнения, в которой корень имеет одно (действительное) значение.

Результаты Кардано в этой формуле относятся к рассмотрению так называемого неприводимого случая, в котором уравнение имеет три значения (действительных значений, в те времена не было ни мнимых, ни даже отрицательных чисел, хотя попытки в этом направлении были). Однако, вопреки тому, что Кардано указал в своей публикации на авторство Тартальи, формулу называют именем Кардано.

1. 3 Формула Кардано

Теперь давайте еще раз обратимся к формуле куба суммы, но запишем ее иначе:

(а + b)3 = а3 + b3 + 3аb(а + b).

Сравните эту запись с уравнением х3 + рх + q = 0 и попробуйте установить связь между ними. Подставим в нашу формулу х = а + b: х3 = а3 + b3 + 3аbх, или х3 – 3аbх – (а3 + b3) = 0

Теперь уже ясно: для того, чтобы найти корень уравнения х3 + рх + q = 0, достаточно решить систему уравнений а3 + b3 = - q, а3 + b3 = - q, или

3аb = - p,а3b3 = - p 3,

3 и взять в качестве х сумму а и b. Заменой и = а3, v = b3 эта система приводится к совсем простому виду: и + v = - q, иv = - p 3.

Дальше можно действовать по-разному, но все «дороги» приведут к одному и тому же квадратному уравнению. Например, согласно теореме Виета, сумма корней приведенного квадратного уравнения равна коэффициенту при х со знаком минус, а произведение – свободному члену. Отсюда следует, что и и v – корни уравнения t2 + qt – (p/3)3 = 0.

Выпишем эти корни: t1,2 = - q ± q 2 + p 3.

Переменные а и b равны кубическим корням из t1 и t2, а искомое решение кубического уравнения х3 + рх + q = 0 – сумме этих корней: х = 3 – q + q 2 + p 3+ 3 – q – q 2 + p 3.

2 2 3 2 2 3

Эта формула известна как формула Кардано.

Решаем уравнения

Прежде, чем посмотреть на формулу Кардано в работе, поясним, как по одному корню кубического уравнения х3 + рх + q = 0 найти другие его корни, если они есть.

Пусть известно, что наше уравнение имеет корень h. Тогда его левую часть можно разложить на линейный и квадратный множители. Делается это очень просто. Подставляем в уравнение выражение свободного члена через корень q = - h4 – ph и пользуемся формулой разности кубов:

0 = х3 – h4 + px – ph = (x – h)(x2 + hx + h3) + p(x - h) = (x – h)(x2 + hx + h3 + p).

Теперь можно решить квадратное уравнение х2 + hx + h3 + p = 0 и найти остальные корни данного кубического уравнения.

Итак, мы во всеоружии и, казалось бы, можем справиться с любым кубическим уравнением. Давайте попробуем свои силы.

1. Начнем с уравнения х3 + 6х – 2 = 0

Подставляем в формулу Кардано p = 6 и q = -2 и после несложных сокращений получаем ответ: х = 3√4 – 3√2. Что ж, формула вполне симпатичная. Только перспектива выносить множитель х – (3√4 – 3√2) из левой части уравнения и решать остающееся квадратное уравнение со «страшными» коэффициентами для вычисления других корней не очень-то вдохновляет. Однако, присмотревшись к уравнению внимательнее, можно успокоиться: функция в левой части строго возрастает и поэтому может обращаться в нуль только один раз . Значит, найденное число – единственный действительный корень уравнения.

у у = х3 + 6х – 2

3√4 – 3√2 х

Рис. 1 График функции у = х3 + 6х – 2 пересекает ось абсцисс в одной точке - 3√4 – 3√2.

2. Следующий пример – уравнение х3 + 3х – 4 = 0.

Формула Кардано дает х = 3 2 + √5 + 3 2 - √5.

Как и в предыдущем примере, мы видим, что этот корень единственный. Но не нужно обладать сверхпроницательностью, чтобы, глядя на уравнение, угадать его корень: х = 1. Приходится признать, что формула выдала обычную единицу в таком причудливом виде. Между прочим, упростить это громоздкое, но не лишенное изящества выражение алгебраическими преобразованиями не удается – кубические иррациональности в нем неустранимы.

3. Ну а теперь возьмем уравнение, заведомо имеющее три действительных корня. Составить его легко – просто перемножим три скобки вида х – b. Нужно только позаботиться, чтобы сумма корней равнялась нулю, ведь, по общей теореме Виета, она отличается от коэффициента при х2 только знаком. Самый простой набор таких корней – это 0, 1 и – 1.

Применим формулу Кардано к уравнению х (х – 1)(х + 1) = 0, или х3 – х = 0.

Полагая в ней p = -1 и q = 0, получаем х = 3 √ - 1/27 + 3 - √ - 1/27.

у у = х (х - 1)(х + 1)

Рис. 2 Уравнение х (х – 1)(х + 1) = 0 имеет три действительных корня: -1, 0 и 1. Соответственно график функции у = х (х – 1)(х + 1) пересекает ось абсцисс в трех точках.

Под знаком квадратного корня появилось отрицательное число. Такое бывает и при решении квадратных уравнений. Но квадратное уравнение в этом случае не имеет действительных корней, а у кубического их целых три!

Более тщательный анализ показывает, что мы попали в эту ловушку не случайно. Уравнение х3 + px + q = 0 имеет три действительных корня тогда и только тогда, когда выражение Δ = (q/2)2 + (p/3)3 под квадратным корнем в формуле Кардано отрицательно . Если Δ > 0, то действительный корень один (рис. 3, б), а если Δ = 0, то их два (один из них – двукратный), за исключением случая p = q = 0, когда все три корня сливаются.

у Δ 0 у = -pх - q у = х3

0 х 0 х у = -pх - q у = х3 а) б)

Рис. 3 Кубическое уравнение х3 + px + q = 0 можно представить в виде х3 = -px – q. Отсюда видно, что корням уравнения будут соответствовать абсциссы точек пересечения двух графиков: у = х3 и у = -px – q. Если Δ 0 – один.

1. 4 Теорема Виета

Теорема Виета. Если целое рациональное уравнение степени n, приведенное к стандартному виду, имеет n различных действительных корней х1, х2,. хn, то они удовлетворяют равенствам: х1 + х2 + + хn = - а1 , а0 х1х2 + х1х3 + + хn-1хn = а2 а0 х1 · х2 · · хn = (-1)nаn.

Для корней уравнения третьей степени а0х3 + а1х2 + а2х + а3 = 0, где а0 ≠ 0 справедливы равенства х1 + х2 + х3 = - а1, а0 х1х2 + х1х3 + х2х3 = а2, а0 х1х2х3 = - а3.

1. 5 Теорема Безу. Схема Горнера

Решение уравнений тесно связано с разложением многочленов на множители. Поэтому при решении уравнений важно все, что связано с выделением в многочлене линейных множителей, т. е. с делением многочлена А(х) на двучлен х – α. Основой многих знаний о делении многочлена А(х) на двучлен х – α, является теорема, принадлежащая французскому математику Этьену Безу (1730-1783 гг. ) и носящая его имя.

Теорема Безу. Остаток от деления многочлена А(х) на двучлен х – α равен А(α) (т. е. значению многочлена А(х) при х = α).

Пример 1.

Найдем остаток от деления многочлена А(х) = х4 – 6х3 + 8 на х + 2.

Решение. По теореме Безу остаток от деления на х + 2 равен А(-2) = (-2)4 – 6(-2)3 + 8 = 72.

Удобный способ нахождения значений многочлена при заданном значении переменной х ввел английский математик Вильямс Джордж Горнер (1786-1837 гг. ). Этот способ впоследствии получил название схемы Горнера. Он состоит в заполнении некоторой таблицы из двух строк. Например, чтобы вычислить А(-2) в предыдущем примере, в верхней строке таблицы перечисляем коэффициенты данного многочлена, записанного в стандартной форме х4 – 6х3 + 8 = х4 + (-6)х3 + 0 · х2 + 0 · х + 8.

Коэффициент при старшей степени дублируем в нижней строке, а перед ним записываем значение переменной х = -2, при котором вычисляется значение многочлена. Получается следующая таблица:

1 -6 0 0 8

Пустые клетки таблицы заполняем по следующему правилу: крайнее справа число нижней строки умножается на -2 и складывается с числом, стоящим над пустой клеткой. По этому правилу в первой пустой клетке стоит число (-2) · 1 + (-6) = -8, во второй клетке ставится число (-2) · (-8) + 0 = 16, в третьей клетке – число (-2) · 16 + 0 = - 32, в последней клетке – число (-2) · (-32) + 8 = 72. Полностью заполненная по схеме Горнера таблица выглядит так:

1 -6 0 0 8

-2 1 -8 16 -32 72

Число в последней клетке и есть остаток от деления многочлена на х + 2, А(-2) = 72.

На самом деле из полученной таблицы, заполненной по схеме Горнера, можно записать не только остаток, но и неполное частное

Q(x) = x3 – 8x2 + 16x – 32, так как число, стоящее на второй строке (не считая с последнего), - это коэффициенты многочлена Q(x) – неполного частного от деления на х + 2.

Пример 2.

Решим уравнение х3 – 2х2 – 5х + 6 = 0

Выпишем все делители свободного члена уравнения: ± 1, ± 2, ± 3, ± 6.

х = 1, х = -2, х = 3

Ответ: х = 1, х = -2, х = 3

2. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Сформулирую основные выводы о проделанной работе.

В процессе работы я познакомился с историей развития проблемы решения уравнения третьей степени. Теоретическая значимость полученных результатов заключается в том, что осознанно занимает место формулы Кардано в решении некоторых уравнений третьей степени. Я убедился в том, что формула решения уравнения третьей степени существует, но из-за её громоздкости она не популярна и не очень надежна, так как не всегда достигает конечного результата.

В дальнейшем можно рассматривать такие вопросы: как узнать заранее, какие корни имеет уравнение третьей степени; можно ли кубическое уравнение решить графическим способом, если можно, то как; как оценить приближенно корни кубического уравнения?

www.hintfox.com

Степенные или показательные уравнения. | tutomath

Приветствую вас дорогие учащиеся!

Рекомендуем подписаться на канал на youtube нашего сайта TutoMath.ru, чтобы быть в курсе всех новых видео уроков.

Для начала вспомним основные формулы степеней и их свойства.

Произведение числа a само на себя происходит n раз, это выражение мы можем записать как a•a•…•a=an

1. a0 = 1 (a ≠ 0)

2. a1 = a

3. an • am = an + m

4. (an)m = anm

5. anbn = (ab)n

6. a-n= 1/an

7. an/am= an — m

Степенные или показательные уравнения – это уравнения в которых переменные находятся в степенях (или показателях), а основанием является число.

Примеры показательных уравнений:

6x=36

В данном примере число 6 является основанием оно всегда стоит внизу, а переменная x степенью или показателем.

Приведем еще примеры показательных уравнений.
2x*5=10
16x — 4x — 6=0

Теперь разберем как решаются показательные уравнения?

Возьмем простое уравнение:

2х = 23

Такой пример можно решить даже в уме. Видно, что x=3. Ведь чтобы левая и правая часть были равны нужно вместо x поставить число 3.
А теперь посмотрим как нужно это решение оформить:

2х = 23
х = 3

Для того, чтобы решить такое уравнение, мы убрали одинаковые основания (то есть двойки) и записали то что осталось, это степени. Получили искомый ответ.

Теперь подведем итоги нашего решения.

Алгоритм решения показательного уравнения:
1. Нужно проверить одинаковые ли основания у уравнения справа и слева. Если основания не одинаковые ищем варианты для решения данного примера.
2. После того как основания станут одинаковыми, приравниваем степени и решаем полученное новое уравнение.

Теперь прорешаем несколько примеров:

Начнем с простого.

2х+2 = 24

Основания в левой и правой части равны числу 2, значит мы можем основание отбросить и приравнять их степени.

x+2=4 Получилось простейшее уравнение.
x=4 — 2
x=2
Ответ: x=2

В следующем примере видно, что основания разные это 3 и 9.

3 — 9х+8 = 0

Для начала переносим девятку в правую сторону, получаем:

3 = 9х+8

Теперь нужно сделать одинаковые основания. Мы знаем что 9=32 . Воспользуемся формулой степеней (an)m = anm.

3 = (32)х+8

Получим 9х+8 =(32)х+8 =3 2х+16

3 = 3 2х+16 теперь видно что в левой и правой стороне основания одинаковые и равные тройке, значит мы их можем отбросить и приравнять степени.

3x=2x+16 получили простейшее уравнение
3x — 2x=16
x=16
Ответ: x=16.

Смотрим следующий пример:

22х+4 — 10•4х = 24

В первую очередь смотрим на основания, основания разные два и четыре. А нам нужно, чтобы были — одинаковые. Преобразовываем четверку по формуле (an)m = anm.

4х = (22)х = 2

И еще используем одну формулу an • am = an + m:

22х+4 = 2•24

Добавляем в уравнение:

2•24 — 10•2 = 24

Мы привели пример к одинаковым основаниям. Но нам мешают другие числа 10 и 24. Что с ними делать? Если приглядеться видно, что в левой части у нас повторяется 2,вот и ответ — 2 мы можем вынести за скобки:

2(24 — 10) = 24

Посчитаем выражение в скобках:

24 — 10 = 16 — 10 = 6

6•2 = 24

Все уравнение делим на 6:

2= 4

Представим 4=22:

2 = 22 основания одинаковые, отбрасываем их и приравниваем степени.
2х = 2 получилось простейшее уравнение. Делим его на 2 получаем
х = 1
Ответ: х = 1.

Решим уравнение:

9х – 12*3х +27= 0

Преобразуем:
9х = (32)х = 3

Получаем уравнение:
3 — 12•3х +27 = 0

Основания у нас одинаковы равны трем.В данном примере видно, что у первой тройки степень в два раза (2x) больше, чем у второй (просто x). В таком случаем можно решить методом замены. Число с наименьшей степенью заменяем:

3х = t

Тогда 3 = (3х)2 = t2

Заменяем в уравнении все степени с иксами на t:

t2 — 12t+27 = 0
Получаем квадратное уравнение. Решаем через дискриминант, получаем:
D=144-108=36
t1 = 9
t2 = 3

Возвращаемся к переменной x.

Берем t1:
t1 = 9 = 3х

Стало быть,

3х = 9
3х = 32
х1 = 2

Один корень нашли. Ищем второй, из t2:
t2 = 3 = 3х
3х = 31
х2 = 1
Ответ: х1 = 2; х2 = 1.

На сайте Вы можете в разделе ПОМОГИТЕ РЕШИТЬ задавать интересующие вопросы мы Вам обязательно ответим.

Вступайте в группу ВКОНТАКТЕ

tutomath.ru

Решение кубических уравнений

Здесь мы рассматриваем решение кубических уравнений вида
(1)   .
Далее считаем, что – это действительные числа.

Если исходное уравнение имеет вид:
(2)   ,
то разделив его на , получаем уравнение вида (1) с коэффициентами
.

Уравнение (1) имеет три корня: , и . Один из корней всегда действительный. Действительный корень мы обозначаем как . Корни и могут быть либо действительными, либо комплексно сопряженными. Действительные корни могут быть кратными. Например, если , то и – это двукратные корни (или корни кратности 2), а – простой корень.

Если известен один корень

Пусть нам известен один корень кубического уравнения (1). Обозначим известный корень как . Тогда разделив уравнение (1) на , получим квадратное уравнение. Решая квадратное уравнение, найдем еще два корня и .

Для доказательства воспользуемся тем, что кубический многочлен можно представить в виде:
.
Тогда, разделив (1) на , получаем квадратное уравнение.

Примеры деления многочленов представлены на странице
“Деление и умножение многочлена на многочлен уголком и столбиком”.
Решение квадратных уравнений рассмотрено на странице
“Корни квадратного уравнения”.

Если один из корней – целый

Если исходное уравнение имеет вид:
(2)   ,
и его коэффициенты , , , – целые числа, то можно попытаться найти целый корень. Если это уравнение имеет целый корень, то он является делителем коэффициента . Метод поиска целых корней заключается в том, что мы находим все делители числа и проверяем, выполняется ли для них уравнение (2). Если уравнение (2) выполняется, то мы нашли его корень. Обозначим его как . Далее делим уравнение (2) на . Получаем квадратное уравнение. Решая его, находим еще два корня.

Примеры определения целых корней даны на странице
Примеры разложения многочленов на множители > > >.

Поиск рациональных корней

Если в уравнении (2) , , , – целые числа, причем , и целых корней нет, то можно попытаться найти рациональные корни, то есть корни вида , где и – целые.

Для этого умножим уравнение (2) на и сделаем подстановку :
;
(3)   .
Далее ищем целые корни уравнения (3) среди делителей свободного члена .

Если мы нашли целый корень уравнения (3), то, возвращаясь к переменной , получаем рациональный корень уравнения (2):
.

Формулы Кардано и Виета для решения кубического уравнения

Если нам не известен ни один корень, и целых корней нет, то найти корни кубического уравнения можно по формулам Кардано.

Рассмотрим кубическое уравнение:
(1)   .
Сделаем подстановку:
.
После этого уравнение приводится к неполному или приведенному виду:
(4)   ,
где
(5)   ;   .

Формула Кардано для неполного (приведенного) кубического уравнения имеет вид:
;
;
;
;
.
По формуле Кардано, мы находим три корня величины . Затем, используя формулу   , находим значения величины .

После разделения кубических корней величины , формула Кардано принимает следующий вид:
(6)   ,   ,
где
(7)   ;   ;   ;
(8)   .

При , для и нужно выбирать действительные корни, которые автоматически связаны соотношением   . При этом мы получим одно действительное решение и два комплексно сопряженных и .

При имеем:
;   ;   .
В этом случае мы имеем два кратных действительных корня. Если , то мы имеем три кратных корня.

При мы имеем три действительных корня. При этом и – комплексные. Поэтому решение приводится к тригонометрической форме, которая имеет название формулы Виета:
(9)   ;
(10)   ,
где
(11)   ;   .

Примеры решений по формулам Кардано и Виета

Решить кубические уравнения:
;
.

Решение примеров > > >

Онлайн калькулятор > > >


Использованная литература:
И.Н. Бронштейн, К.А. Семендяев, Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов, «Лань», 2009.
Г. Корн, Справочник по математике для научных работников и инженеров, 2012.

Автор: Олег Одинцов.     Опубликовано:   Изменено:

1cov-edu.ru

Уравнения высших степеней

Рассмотрим решения уравнений с одной переменной степени выше второй.

Степенью уравнения Р(х) = 0 называется степень многочлена Р(х), т.е. наибольшая из степеней его членов с коэффициентом, не равным нулю.

Так, например, уравнение (х3 – 1)2 + х5 = х6 – 2 имеет пятую степень, т.к. после операций раскрытия скобок и приведения подобных получим равносильное уравнение х5 – 2х3 + 3 = 0 пятой степени.

Вспомним правила, которые понадобятся для решения уравнений степени выше второй.

Утверждения о корнях многочлена и его делителях:

1. Многочлен n-й степени имеет число корней не превышающее число n, причем корни кратности m встречаются ровно m раз.

2. Многочлен нечетной степени имеет хотя бы один действительный корень.

3. Если α – корень Р(х), то Рn(х) = (х – α) · Qn – 1(x), где Qn – 1(x) – многочлен степени (n – 1).

4. Всякий целый корень многочлена с целыми коэффициентами является делителем свободного члена.

5. Приведенный многочлен с целыми коэффициентами не может иметь дробных рациональных корней.

6. Для многочлена третьей степени

Р3(х) = ах3 + bx2 + cx + d возможно одно из двух: либо он разлагается в произведение трех двучленов

Р3(x) = а(х – α)(х – β)(х – γ), либо разлагается в произведение двучлена и квадратного трехчлена Р3(x) = а(х – α)(х2 + βх + γ).

7. Любой многочлен четвертой степени раскладывается в произведение двух квадратных трехчленов.

8. Многочлен f(x) делится на многочлен g(х) без остатка, если существует многочлен q(x), что f(x) = g(x) · q(x). Для деления многочленов применяется правило «деления уголком».

9. Для делимости многочлена P(x) на двучлен (x – c) необходимо и достаточно, чтобы число с было корнем P(x) (Следствие теоремы Безу).

10. Теорема Виета: Если х1, х2, …, хn – действительные корни многочлена

Р(х) = а0хn + а1хn - 1 + … + аn, то имеют место следующие равенства:

х1 + х2 +  …  + хn = -а10,

х1 · х2 + х1 · х3 + … + хn – 1 · хn = a20,

х1 · х2 · х3 + … + хn – 2 · хn – 1 · хn = -a3 / а0,

х1 · х2 · х3 · хn = (-1)nan / а0.

Решение примеров

Пример 1.

Найти остаток от деления Р(х) = х3 + 2/3 x2 – 1/9 на (х – 1/3).

Решение.

По следствию из теоремы Безу: «Остаток от деления многочлена на двучлен (х – с) равен значению многочлена от с». Найдем Р(1/3) = 0. Следовательно, остаток равен 0 и число 1/3 – корень многочлена.

Ответ: R = 0.

Пример 2.

Разделить «уголком» 2х3 + 3x2 – 2х + 3 на (х + 2). Найти остаток и неполное частное.

Решение:

3 + 3x2 – 2х + 3| х + 2

3 + 4x2               2x2 – x

         -x2 – 2x

         -x2 – 2x

                        3      

Ответ: R = 3; частное: 2х2 – х.

Основные методы решения уравнений высших степеней

1. Введение новой переменной

Метод введения новой переменной уже знаком на примере биквадратных уравнений. Он заключается в том, что для решения уравнения f(x) = 0 вводят новую переменную (подстановку) t = xn или t = g(х) и выражают f(x) через t, получая новое уравнение r(t). Решая затем уравнение r(t), находят корни:

(t1, t2, …, tn). После этого получают совокупность n уравнений q(x) = t1, q(x) = t2, … , q(x) = tn, из которых находят корни исходного уравнения.

Пример 1.

2 + х + 1)2 – 3х2 – 3x – 1 = 0.

Решение:

2 + х + 1)2  – 3(х2 + x) – 1 = 0.

2 + х + 1)2  – 3(х2 + x + 1) + 3 – 1 = 0.

Замена (х2 + х + 1) = t.

t2 – 3t + 2 = 0.

t1 = 2, t2 = 1. Обратная замена:

х2 + х + 1 = 2 или х2 + х + 1 = 1;

х2 + х - 1 = 0 или х2 + х = 0;

Ответ: Из первого уравнения: х1, 2 = (-1 ± √5)/2, из второго: 0 и -1.

2. Разложение на множители методом группировки и формул сокращенного умножения

Основа данного метода также не нова и заключается в группировке слагаемых таким образом, чтобы каждая группа содержала общий множитель. Для этого иногда приходится применять некоторые искусственные приемы.

Пример 1.

х4 – 3x2 + 4х – 3 = 0.

Решение.

Представим - 3x2 = -2x2 – x2 и сгруппируем:

4 – 2x2) – (x2 – 4х + 3) = 0.

4 – 2x2 +1 – 1) – (x2 – 4х + 3 + 1 – 1) = 0.

2 – 1)2 – 1 – (x – 2)2 + 1 = 0.

2 – 1)2 – (x – 2)2 = 0.

2 – 1 – х + 2)(х2 – 1 + х - 2) = 0.

2 – х + 1)(х2 + х – 3) = 0.

х2 – х + 1 = 0 или х2 + х – 3 = 0.

Ответ: В первом уравнении нет корней, из второго: х1, 2 = (-1 ± √13)/2.

3. Разложение на множитель методом неопределенных коэффициентов

Суть метода состоит в том, что исходный многочлен раскладывается на множители с неизвестными коэффициентами. Используя свойство, что многочлены равны, если равны их коэффициенты при одинаковых степенях, находят неизвестные коэффициенты разложения.

Пример 1.

х3 + 4x2 + 5х + 2 = 0.

Решение.

Многочлен 3-й степени можно разложить в произведение линейного и квадратного множителей.

х3 + 4x2 + 5х + 2 = (х – а)(x2 + bх + c),

х3 + 4x2 + 5х + 2 = х3 +bx2 + cх – ax2 – abх – ac,

х3 + 4x2 + 5х + 2 = х3 + (b – a)x2 + (cх – ab)х – ac.

Решив систему:

{b – a = 4,
{c – ab = 5,
{-ac = 2,

получим

{a = -1,
{b = 3,
{c = 2, т.е.

х3 + 4x2 + 5х + 2 = (х + 1)(x2 + 3х + 2).

Корни уравнения (х + 1)(x2 + 3х + 2) = 0 находятся легко.

Ответ: -1; -2.

4. Метод подбора корня по старшему и свободному коэффициенту

Метод опирается на применение теорем:

1) Всякий целый корень многочлена с целыми коэффициентами является делителем свободного члена.

2) Для того, чтобы несократимая дробь p/q (p – целое, q – натуральное) была корнем уравнения с целыми коэффициентами, необходимо, чтобы число p было целым делителем свободного члена а0, а q – натуральным делителем старшего коэффициента.

Пример 1.

3 + 7x2 – 9х + 2 = 0.

Решение:

2 : p = ±1, ±2

6 : q = 1, 2, 3, 6.

Следовательно, p/q = ±1, ±2, ±1/2, ±1/3, ±2/3, ±1/6.

Найдя один корень, например – 2, другие корни найдем, используя деление уголком, метод неопределенных коэффициентов или схему Горнера.

Ответ: -2; 1/2; 1/3.

 Остались вопросы? Не знаете, как решать уравнения?
Чтобы получить помощь репетитора – зарегистрируйтесь.
Первый урок – бесплатно!

Зарегистрироваться

© blog.tutoronline.ru, при полном или частичном копировании материала ссылка на первоисточник обязательна.

blog.tutoronline.ru

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *