Решение алгебраических уравнений как решать

Способы решения алгебраических уравнений

Разделы: Математика

Уравнения занимают значительное место в курсе математики средней школы. Остановимся лишь на алгебраических уравнениях, которые разобьем на три группы:

  1. полиномиальные уравнения вида Pn(x) = 0, где Pn(x) — многочлен n-й степени относительно x;
  2. дробно-рациональные уравнения, т.е. содержащие в качестве двух компонент частные двух многочленов;
  3. иррациональные уравнения.

Для ряда приемов даны небольшие теоретические обоснования. Приведено 30 приемов, иллюстрированных более чем 36 примерами. Не надо думать, что приведенный в конкретном примере прием является наиболее рациональным для решения данного примера. Просто надо принять к сведению существование такого подхода к решению уравнений.

Одни и те же подходы (применение тригонометрии, использование однородности, разложение на множители и др.) находят применение не только при решении рациональных, дробно-рациональных, иррациональных уравнений, но и при решении трансцендентных уравнений, неравенств, систем.

При написании использовалась литература:

  1. Рывкин А. А. «Справочник по математике» – М.: Высшая школа, 1987.
  2. Цыпкин А. Г. «Справочник по методам решения задач по математике» – М.: Наука, 1989.
  3. Шарыгин И. Ф. Факультативный курс по математике – М.: Просвещение, 1989.
  4. Сборник задач по математике для поступающих во ВТУЗы / Под ред. Сканави М. И. – Мн.: Вышэйшая школы, 1990.

В этих пособиях можно найти достаточное количество нужных уравнений, конечно, не пренебрегая другими источниками.

1. Докажем теорему: Если уравнение anx n + an–1x n–1 + … + a1x + a0 = 0 (*) с целыми коэффициентами имеет рациональный корень, где p и q взаимно просты, то a0 делится на p, а an делится на q.

Доказательство: Заменим в (*) x на , получим верное числовое равенство умножим обе части равенства на q n :

Правая часть делится на q, значит, и левая должна делиться на q, но т.к. p и q взаимно просты, то p n не делится на q, но тогда an должно делиться на q, иначе левая часть не будет кратна q.

Правая часть кратна p, значит, и левая кратна p, но q n взаимно просты с p, значит a0 кратно p. Теорема доказана.

Доказательство: Делимое равно делителю, умноженному на частное, плюс остаток. Так как делитель — многочлен первой степени, то остаток будет многочленом, степень которого меньше степени делителя, значит, остаток – const. Частное будет многочленом степени n – 1. Тогда

При x = a это равенство имеет вид

из которого следует P(a) = R. Теорема доказана.

Следствие: Если x = a — корень многочлена, то многочлен делится на xa без остатка.

Доказательство: При x = a равенство (***) примет вид 0 = 0 + R, из которого следует, что R = 0. А так как остаток от деления равен нулю, то утверждение доказано.

Пример 1. Решить уравнение 30x 4 + x 3 – 30x 2 + 3x + 4 = 0.

Составим различные несократимые дроби, числители которых — делители свободного члена, т.е. 4, а знаменатели — делители старшего коэффициента, т.е. 30.

Решение алгебраических уравнений как решать Решение алгебраических уравнений как решатьРешение алгебраических уравнений как решать

Решение алгебраических уравнений как решать

Решение алгебраических уравнений как решать Решение алгебраических уравнений как решатьРешение алгебраических уравнений как решать

Решение алгебраических уравнений как решать Решение алгебраических уравнений как решатьРешение алгебраических уравнений как решать

Решение алгебраических уравнений как решать

Решение алгебраических уравнений как решать

Решение алгебраических уравнений как решать Решение алгебраических уравнений как решатьРешение алгебраических уравнений как решать

Решение алгебраических уравнений как решать

В левом столбике в знаменателях участвуют все делители числа 30. Видно, что – 1 — корень многочлена. По следствию из теоремы Безу делим многочлен на x + 1

Решение алгебраических уравнений как решать

Для поиска корней многочлена 30x 3 – 29x 2 – x + 4 воспользуемся таблицей дробей. При Решение алгебраических уравнений как решатьмногочлен примет вид Решение алгебраических уравнений как решатьЗначит, Решение алгебраических уравнений как решать— корень многочлена.

Решение алгебраических уравнений как решать

2. При решении алгебраических уравнений может быть полезен метод неопределенных коэффициентов.

Пример 2. Решить уравнение x 4 + 2x 3 – 16x 2 + 11x – 2 = 0.

Пусть многочлен представим в виде произведения

где a , b , g , a, b, c коэффициенты, которые желательно подобрать так, чтобы после раскрытия скобок и приведения подобных слагаемых получился исходный многочлен. Раскроем скобки, полагая, что a = a = 1.

Положим c = 1, g = – 2 или c = 2, g = – 1 (подбираем коэффициенты).

b = – 3, тогда b = 5.

Убедимся, что b = 5, g = – 2, b = – 3, c = 1. Такой набор удовлетворяет всем четырем уравнениям, поэтому можем записать

Решив квадратные уравнения, получим корни исходного уравнения.

Ответ: Решение алгебраических уравнений как решать

3. Решение возвратных уравнений

После почленного деления на x k , они решаются подстановкой

Пример 3. Решить уравнение 2x 4 – 3x 3 – 7x 2 –15x + 50 = 0.

Разделим на x 2 , получим Решение алгебраических уравнений как решать

Уравнение примет вид:

Решение алгебраических уравнений как решать

Решение алгебраических уравнений как решатьРешение алгебраических уравнений как решать

Решение алгебраических уравнений как решатьРешение алгебраических уравнений как решать

Если l = 1, то уравнение вида ax 2k + bx 2k–1 + cx 2k–2 + dx 2k–3 + … + dx 3 + cx 2 + bx + a = 0 называется возвратным (или симметрическим) уравнением степени 2k первого рода.

Пример 4. Решить уравнение 5x 4 + 3x 3 – 16x 2 + 3x + 5 = 0.

Разделим почленно на x 2 . Имеем Решение алгебраических уравнений как решать.

Решение алгебраических уравнений как решатьРешение алгебраических уравнений как решать

Решение алгебраических уравнений как решать

Решение алгебраических уравнений как решать

Решение алгебраических уравнений как решатьРешение алгебраических уравнений как решать

Ответ: Решение алгебраических уравнений как решать

Если l = – 1, то получим уравнение вида

ax 2k + bx 2k–1 + cx 2k–2 + dx 2k–3 + … + dx 3 + cx 2 – bx + a = 0, которое называется возвратным (или симметрическим) уравнением степени 2k второго рода. Решается подстановкой

Пример 5. Решить уравнение 8x 4 – 42x 3 + 29x 2 + 42x + 8 = 0.

Решение алгебраических уравнений как решать

Решение алгебраических уравнений как решать

Решение алгебраических уравнений как решать

Решение алгебраических уравнений как решатьРешение алгебраических уравнений как решать

Ответ: Решение алгебраических уравнений как решать

Возвратное уравнение нечетной степени имеет корень – 1. Это объясняется тем, что уравнение имеет четное число членов, которые при замене x на – 1 попарно уничтожаются. Поэтому в начале делят многочлен на x + 1, а частное приведет к возвратному уравнению четной степени, решение которого уже рассмотрено.

Пример 6. Решить уравнение 24x 5 + 74x 4 – 123x 3 – 123x 2 + 74x + 24 = 0.

Имеем возвратное уравнение 5-й степени. Один из его корней – 1. После деления на x + 1, получим

24x 4 + 50x 3 – 173x 2 + 50x + 24 = 0

Решение алгебраических уравнений как решать

Решение алгебраических уравнений как решать

Решение алгебраических уравнений как решатьРешение алгебраических уравнений как решать

Ответ: Решение алгебраических уравнений как решать

если Решение алгебраических уравнений как решать, то Решение алгебраических уравнений как решать

По биному Ньютона

Замечание 2. Определить по внешнему виду, что уравнение является возвратным не всегда просто, особенно, если Решение алгебраических уравнений как решать. Поэтому в уравнении степени 2n производим почленное деление на x n и, если при этом получается сумма выражений вида , где n = 0, 1, 2 … m, то дальнейшее решение ясно.

Содержание
  1. Решение простых линейных уравнений
  2. Понятие уравнения
  3. Какие бывают виды уравнений
  4. Как решать простые уравнения
  5. Примеры линейных уравнений
  6. Алгебраические уравнения в математике с примерами решения и образцами выполнения
  7. Делимость многочлена
  8. Общий вид алгебраического уравнения
  9. Некоторые свойства алгебраического уравнения
  10. Методы решения целых алгебраических уравнений
  11. Разложение на множители
  12. Подбор корня с последующим понижением степени уравнения
  13. Метод поиска рациональных корней у многочленов с целыми коэффициентами
  14. Метод неопределённых коэффициентов
  15. Метод умножения на функцию
  16. Понятие алгебраического и трансцендентного уравнения и методов их приближенного решения
  17. Алгебраические уравнения и их геометрическое истолкование
  18. Уравнение с одной буквой (неизвестным)
  19. Уравнение с двумя буквами (переменными)
  20. Линейное уравнение с двумя переменными
  21. Нелинейные уравнения с двумя переменными
  22. Алгебраические уравнения и алгоритм их решения
  23. Общая теория уравнений
  24. Область допустимых значений
  25. Уравнения
  26. Совокупности уравнений
  27. Преобразования уравнений
  28. Теоремы о равносильности уравнений
  29. Уравнения с одним неизвестным
  30. Метод разложения на множители
  31. Метод введения нового неизвестного
  32. Биквадратные уравнения
  33. Возвратные уравнения 3-й и 4-й степеней
  34. 🌟 Видео

Видео:Cистемы уравнений. Разбор задания 6 и 21 из ОГЭ. | МатематикаСкачать

Cистемы уравнений. Разбор задания 6 и 21 из ОГЭ.  | Математика

Решение простых линейных уравнений

Решение алгебраических уравнений как решать

О чем эта статья:

Статья находится на проверке у методистов Skysmart.
Если вы заметили ошибку, сообщите об этом в онлайн-чат
(в правом нижнем углу экрана).

Видео:Решение систем уравнений методом сложенияСкачать

Решение систем уравнений методом сложения

Понятие уравнения

Уравнение — это математическое равенство, в котором неизвестна одна или несколько величин. Значение неизвестных нужно найти так, чтобы при их подстановке в пример получилось верное числовое равенство.

Например, возьмем выражение 2 + 4 = 6. При вычислении левой части получается верное числовое равенство, то есть 6 = 6.

Уравнением можно назвать выражение 2 + x = 6, с неизвестной переменной x, значение которой нужно найти. Результат должен быть таким, чтобы знак равенства был оправдан, и левая часть равнялась правой.

Корень уравнения — то самое число, которое при подстановке на место неизвестной уравнивает выражения справа и слева.

Решить уравнение значит найти все возможные корни или убедиться, что их нет.

Решить уравнение с двумя, тремя и более переменными — это два, три и более значения переменных, которые обращают данное выражение в верное числовое равенство.

Равносильные уравнения — это те, в которых совпадают множества решений. Другими словами, у них одни и те же корни.

Видео:Решение алгебраических уравненийСкачать

Решение алгебраических уравнений

Какие бывают виды уравнений

Уравнения могут быть разными, самые часто встречающиеся — линейные и квадратные.

Особенность преобразований алгебраических уравнений в том, что в левой части должен остаться многочлен от неизвестных, а в правой — нуль.

Линейное уравнение выглядит таках + b = 0, где a и b — действительные числа.

Что поможет в решении:

  • если а не равно нулю, то у уравнения единственный корень: х = -b : а;
  • если а равно нулю — у уравнения нет корней;
  • если а и b равны нулю, то корень уравнения — любое число.
Квадратное уравнение выглядит так:ax 2 + bx + c = 0, где коэффициенты a, b и c — произвольные числа, a ≠ 0.

Числовой коэффициент — число, которое стоит при неизвестной переменной.

Кроме линейных и квадратных есть и другие виды уравнений, с которыми мы познакомимся в следующий раз:

Онлайн-курсы по математике за 7 класс помогут закрепить новые знания на практике с талантливым преподавателем.

Видео:Как решать дробно-рациональные уравнения? | МатематикаСкачать

Как решать дробно-рациональные уравнения? | Математика

Как решать простые уравнения

Чтобы научиться решать простые линейные уравнения, нужно запомнить формулу и два основных правила.

1. Правило переноса. При переносе из одной части в другую, член уравнения меняет свой знак на противоположный.

Для примера рассмотрим простейшее уравнение: x+3=5

Начнем с того, что в каждом уравнении есть левая и правая часть.

Перенесем 3 из левой части в правую и меняем знак на противоположный.

Можно проверить: 2 + 3 = 5. Все верно. Корень равен 2.

Решим еще один пример: 6x = 5x + 10.

Перенесем 5x из правой части в левую. Знак меняем на противоположный, то есть на минус.

Приведем подобные и завершим решение.

2. Правило деления. В любом уравнении можно разделить левую и правую часть на одно и то же число. Это может ускорить процесс решения. Главное — быть внимательным, чтобы не допустить глупых ошибок.

Применим правило при решении примера: 4x=8.

При неизвестной х стоит числовой коэффициент — 4. Их объединяет действие — умножение.

Чтобы решить уравнение, нужно сделать так, чтобы при неизвестной x стояла единица.

Разделим каждую часть на 4. Как это выглядит:

Решение алгебраических уравнений как решать

Теперь сократим дроби, которые у нас получились и завершим решение линейного уравнения:

Рассмотрим пример, когда неизвестная переменная стоит со знаком минус: −4x = 12

    Разделим обе части на −4, чтобы коэффициент при неизвестной стал равен единице.

−4x = 12 | : (−4)
x = −3

Если знак минус стоит перед скобками, и по ходу вычислений его убрали — важно не забыть поменять знаки внутри скобок на противоположные. Этот простой факт позволит не допустить обидные ошибки, особенно в старших классах.

Напомним, что не у каждого линейного уравнения есть решение — иногда корней просто нет. Изредка среди корней может оказаться ноль — ничего страшного, это не значит, что ход решения оказался неправильным. Ноль — такое же число, как и остальные.

Способов решения линейных уравнений немного, нужно запомнить только один алгоритм, который будет эффективен для любой задачки.

Алгоритм решения простого линейного уравнения
  1. Раскрываем скобки, если они есть.
  2. Группируем члены, которые содержат неизвестную переменную в одну часть уравнения, остальные члены — в другую.
  3. Приводим подобные члены в каждой части уравнения.
  4. Решаем уравнение, которое получилось: aх = b. Делим обе части на коэффициент при неизвестном.

Чтобы быстрее запомнить ход решения и формулу линейного уравнения, скачайте или распечатайте алгоритм — храните его в телефоне, учебнике или на рабочем столе.

Решение алгебраических уравнений как решать

Видео:7 класс, 39 урок, Метод алгебраического сложенияСкачать

7 класс, 39 урок, Метод алгебраического сложения

Примеры линейных уравнений

Теперь мы знаем, как решать линейные уравнения. Осталось попрактиковаться на задачках, чтобы чувствовать себя увереннее на контрольных. Давайте решать вместе!

Пример 1. Как правильно решить уравнение: 6х + 1 = 19.

    Перенести 1 из левой части в правую со знаком минус.

Разделить обе части на множитель, стоящий перед переменной х, то есть на 6.

Пример 2. Как решить уравнение: 5(х − 3) + 2 = 3 (х − 4) + 2х − 1.

5х − 15 + 2 = 3х − 12 + 2х − 1

Сгруппировать в левой части члены с неизвестными, а в правой — свободные члены. Не забываем при переносе из одной части уравнения в другую поменять знаки на противоположные у переносимых членов.

5х − 3х − 2х = −12 − 1 + 15 − 2

Приведем подобные члены.

Ответ: х — любое число.

Пример 3. Решить: 4х = 1/8.

    Разделим обе части уравнения на множитель стоящий перед переменной х, то есть на 4.

Пример 4. Решить: 4(х + 2) = 6 − 7х.

  1. 4х + 8 = 6 − 7х
  2. 4х + 7х = 6 − 8
  3. 11х = −2
  4. х = −2 : 11
  5. х = −2/11

Ответ: −2/11 или −(0,18). О десятичных дробях можно почитать в другой нашей статье.

Пример 5. Решить: Решение алгебраических уравнений как решать

  1. Решение алгебраических уравнений как решать
  2. 3(3х — 4) = 4 · 7х + 24
  3. 9х — 12 = 28х + 24
  4. 9х — 28х = 24 + 12
  5. -19х = 36
  6. х = 36 : (-19)
  7. х = — 36/19

Пример 6. Как решить линейное уравнение: х + 7 = х + 4.

5х — 15 + 2 = 3х — 2 + 2х — 1

Сгруппировать в левой части неизвестные члены, в правой — свободные члены:

Приведем подобные члены.

Ответ: нет решений.

Пример 7. Решить: 2(х + 3) = 5 − 7х.

Видео:Как решить 7 задание из ОГЭ по Химии #математика #разбор #решение #огэ #химия #огэпохимииСкачать

Как решить 7 задание из ОГЭ по Химии #математика #разбор #решение #огэ #химия #огэпохимии

Алгебраические уравнения в математике с примерами решения и образцами выполнения

Алгебраическое уравнение — это уравнение вида. где. — многочлен от переменных. , которые называются неизвестными.

Решение алгебраических уравнений как решать

Видео:Как решать уравнения? уравнение 7 класс. Линейное уравнениеСкачать

Как решать уравнения? уравнение 7 класс. Линейное уравнение

Делимость многочлена

Делимость многочлена, целого относительно х, на разность xа.

Теорема Безу:

Многочлен, целый относительно х:
Решение алгебраических уравнений как решать,
при делении на разность х — а (где а есть произвольное число, положительное или отрицательное) даёт остаток
Решение алгебраических уравнений как решать
равный тому значению делимого, которое оно получает при х=а.

Доказательство:

Из процесса деления многочлена, расположенного по убывающим степеням буквы х, видно, что деление такого многочлена на х — а можно продолжать до тех пор, пока высший член остатка R не будет содержать в себе буквы х. Пусть при этом частное будет некоторый многочлен Q. Тогда мы можем написать равенство:
M=(x- a)Q+R.

Равенство это есть тождество, т. е. оно верно при всевозможных значениях буквы х, а потому оно должно быть верно и при х-а. Но при x=а оно даёт
M’ = (α — α) Q’ + R
если буквами М‘ и Q‘ обозначим те значения M и Q, которые эти многочлены принимают при х=а (остаток R, как не содержащий вовсе x, не изменится от подстановки а на место х). Так как a — α=0, то и произведение (а — a) Q‘ равно 0; значит, последнее равенство даёт M‘= R, т. е.
Решение алгебраических уравнений как решать
что и требовалось доказать.

Следствие:

Так как x+α=x— (—а), то, применяя доказанную теорему к сумме х+а, найдём:
многочлен Решение алгебраических уравнений как решать

при делении на сумму x+α даёт в остатке число, равное
Решение алгебраических уравнений как решать
т. е. число, равное тому значению делимого, которое оно получает при x= —а.

Примеры:
1) Многочлен x⁵—3x²+5x—1 при делении на х—2 даёт остаток, равный
2⁵-3 ∙ 2²+5 ∙ 2—1=29.

2) Многочлен x⁵—3x²+5x—1 при делении на x+2 даёт остаток
(-2)⁵-3 (- 2)²+5 (-2)—1=-55.

Следствие:

Для того чтобы многочлен
Решение алгебраических уравнений как решать
делился на разность х—а, необходимо и достаточно, чтобы при х=а он обращался в нуль.

Это необходимо, так как если указанный многочлен делится на x—а, то остаток от деления должен быть нуль, а этот остаток, по доказанному выше, есть то значение делимого, которое оно принимает при x=а. Это и достаточно, так как если многочлен обращается в нуль при x=a, то это значит, что остаток от деления этого многочлена на х—а равен нулю.

Следствие:

Для того чтобы многочлен
Решение алгебраических уравнений как решать
делился на сумму х+а, необходимо и достаточно, чтобы при х = —а он обращался в нуль, так как сумма х+а есть разность x—(— а).

Примеры:
1) Многочлен x³-4x²+9 делится на х—3, потому что
З³ — 4∙3²+9=0.
2) Многочлен 2x²+x-45 делится на x+5, так как
2 (-5)²+(-5)—45=0.

Делимость двучлена Решение алгебраических уравнений как решатьна Решение алгебраических уравнений как решать. 1) Разность одинаковых степеней двух чисел делится на разность тех же чисел, так как Решение алгебраических уравнений как решатьпри делении на х—а даёт остаток Решение алгебраических уравнений как решать, т. е. 0.

2) Сумма одинаковых степеней двух чисел не делится на разность этих чисел, так как Решение алгебраических уравнений как решатьпри делении на х—а даёт остаток Решение алгебраических уравнений как решать, а не 0.

3) Разность одинаковых чётных степеней двух чисел делится, а нечётных не делится на сумму этих чисел, так как при делении разности Решение алгебраических уравнений как решать, на х+а остаток равен Решение алгебраических уравнений как решать, что при m чётном равно нулю, а при tn нечётном составляет — Решение алгебраических уравнений как решать.

4) Сумма одинаковых нечётных степеней двух чисел делится, а чётных не делится на сумму этих чисел, так как. при делении суммы Решение алгебраических уравнений как решатьна x+α остаток равен Решение алгебраических уравнений как решатьчто при m нечётном равно 0, а при m чётном составляет Решение алгебраических уравнений как решать.

Примеры:
1) x¹+α¹ делится на x+α, но не делится на х—а.
2) x²- α² делится и на х—а, и на x+a.
3) x²+α² не делится ни на х—а, ни на x+a.
4) x³- α³ делится на х—а, но не делится на x+α.
5) x³+α³ делится на x+a, но не делится на х—а.

Частные, получаемые при делении Решение алгебраических уравнений как решатьна Решение алгебраических уравнений как решать. Если произведём деление двучлена Решение алгебраических уравнений как решатьна двучлен х—а, то в частном получим многочлен:
Решение алгебраических уравнений как решать
(остатки при этом делении идут в такой последовательности: 1-й остаток Решение алгебраических уравнений как решать, 2-й остаток Решение алгебраических уравнений как решать, 3-й остаток Решение алгебраических уравнений как решать,…, m-й остаток Решение алгебраических уравнений как решать).

Очевидно, что многочлен, получившийся в частном, содержит m членов; сумма показателей в каждом члене при а и х одна и та же, именно: m—1; показатели х идут, уменьшаясь на 1,от m—1 до 0, показатели же а идут, увеличиваясь на 1, от 0 до m—1; коэффициенты у всех членов равны 1; знаки все +; число членов в частном m.

Заметив это, можем прямо писать:
x³- α³=(x-a) (x²+αx+α²);
x⁴- α⁴=(x-α) (x³+αx²+α²x+ α³);
x⁵ — α⁵=(x-a) (x⁴+αx3+α²x²+α³x+α⁴) и т. п.

Чтобы получить частное от деления Решение алгебраических уравнений как решатьна x + a при m чётном или при делении Решение алгебраических уравнений как решатьна x+a при m нечётном, достаточно в полученном выше частном заменить а на —а. Таким образом:
x³+α³=(x+α) (x²-αx+α²);
x⁴—α⁴=(x+α) (х³-αx²+α²x-α³);
x⁵+a⁵=(x+α) (х⁴ — αx³+α²x² — a³x+a⁴) и т.п.

Видео:ЛИНЕЙНЫЕ УРАВНЕНИЯ - Как решать линейные уравнения // Подготовка к ЕГЭ по МатематикеСкачать

ЛИНЕЙНЫЕ УРАВНЕНИЯ - Как решать линейные уравнения // Подготовка к ЕГЭ по Математике

Общий вид алгебраического уравнения

Мы ранее видели, что уравнение, содержащее неизвестное в знаменателях, может быть приведено к целому виду. Далее мы знаем, что уравнение, содержащее неизвестное под знаком радикала, может быть приведено к рациональному виду. Вследствие этого можем сказать, что всякое уравнение, в котором неизвестное связано с данными числами посредством конечного числа шести алгебраических действий (сложения, вычитания, умножения, деления, возвышения в степень и извлечения корня), может быть приведено к такому целому и рациональному виду:
Решение алгебраических уравнений как решать
где коэффициенты А, В, С, … , K и L суть постоянные вещественные или комплексные числа, а m есть показатель степени уравнения. Некоторые коэффициенты, кроме первого, в частных случаях могут равняться нулю.

Уравнение такого вида называется алгебраическим. Алгебраические уравнения степени выше второй называются уравнениями высших степеней.

Видео:Решение систем уравнений второго порядка. 8 класс.Скачать

Решение систем уравнений второго порядка. 8 класс.

Некоторые свойства алгебраического уравнения

Уравнения высших степеней составляют предмет высшей алгебры. Элементарная же рассматривает только некоторые частные виды этих уравнений.

Высшая алгебра устанавливает следующую важную теорему:
Всякое алгебраическое уравнение имеет вещественный или комплексный корень (теорема Гаусса 2), 1799 г.).

Допустив эту истину (доказательство которой в элементарной алгебре было бы затруднительно), нетрудно показать, что:
Алгебраическое уравнение имеет столько корней, вещественных или комплексных, сколько единиц в показателе его степени.

Действительно, согласно теореме Гаусса, уравнение
Решение алгебраических уравнений как решать(1)
имеет вещественный или комплексный корень; пусть этот корень будет а. Тогда многочлен, стоящий в левой части уравнения (1), должен делиться на х—а. Если произвести это деление, то в частном получим многочлен степени m—1, у которого первый коэффициент будет А. Обозначив другие его коэффициенты соответственно буквами B₁, C₁ ,…, K₁ и приняв во внимание, что делимое равно делителю, умноженному на частное, можем представить уравнение (1) так:
Решение алгебраических уравнений как решать(2)
Приравняв нулю многочлен, стоящий во вторых скобках, получим новое уравнение, которое по той же теореме должно иметь некоторый корень β; вследствие этого левая его часть может быть разложена на два множителя: х—β и многочлен степени m—2, у которого первый коэффициент по-прежнему будет А. Поэтому уравнение (1) можно переписать так:
Решение алгебраических уравнений как решать(3)

Продолжая эти рассуждения далее, дойдём, наконец, до того, что многочлен, заключённый в последних скобках, будет второй степени, причём первый его коэффициент останется А. Разложив этот трёхчлен на множители, приведём уравнение (1) к виду:
A(x- а) (х—β) (х— γ) . .. (х—λ)=0, (4)
где всех разностей: x-a, х- β,…, будет m. Очевидно, что уравнение (4) обращается в тождество при каждом из значений: x=α, x=β, x=γ, . x=λ и не удовлетворяется никакими иными значениями x (если A≠0); значит, уравнение (1) имеет m корней: a, β, γ ,…, λ. В частных случаях некоторые корни могут оказаться одинаковыми.

Полезно заметить ещё следующие истины, доказываемые в высшей алгебре.

Сумма корней всякого алгебраического уравнения Решение алгебраических уравнений как решать
равна Решение алгебраических уравнений как решать, а произведение корней равно Решение алгебраических уравнений как решать(примером может служить квадратное уравнение).

Если алгебраическое уравнение с вещественными коэффициентами имеет комплексные корни, то число этих корней — чётное (примером может служить биквадратное уравнение).

Если алгебраическое уравнение с вещественными коэффициентами имеет n корней вида p+qi, оно имеет ещё n корней вида p—qi (примером может служить биквадратное уравнение, комплексные корни которого всегда сопряжённые), и так как
[х—(p+qi)][x-(р— qi)]=[(x-p)- qi] (x-p)+qi] =
=(х—р)²—q²i²=(x-p)²+q²=x²-2 +(p²+q²),
то левая часть уравнения содержит в этом случае n вещественных множителей вида ax²+bx+c.

Алгебраическое уравнение нечётной степени с вещественными коэффициентами имеет, по крайней мере, один вещественный корень.

Уравнения с произвольными буквенными коэффициентами степени не выше четвёртой разрешены алгебраически, т. е. для корней этих уравнений найдены общие формулы, составленные из коэффициентов уравнения посредством алгебраических действий.

В этом смысле уравнения с произвольными коэффициентами степени выше четвёртой не могут быть разрешены алгебраически (теорема Абеля); однако, если коэффициенты уравнения какой угодно степени выражены числами, всегда есть возможность вычислить с желаемой степенью приближения все его корни как вещественные, так и мнимые. Способы такого вычисления излагаются в высшей алгебре.

Видео:Алгебра 10 класс (Урок№12 - Решение алгебраических уравнений разложением на множители.)Скачать

Алгебра 10 класс (Урок№12 - Решение алгебраических уравнений разложением на множители.)

Методы решения целых алгебраических уравнений

Разложение на множители

Часть целых алгебраических уравнений Решение алгебраических уравнений как решать(или аналогичных неравенств) степени n выше 2-й могут быть решены путём разложения многочлена в левой части уравнения (неравенства) на множители с помощью таких известных приёмов, как группировка и вынесение общего множителя за скобки. Иногда для достижения цели приходится прибавлять и одновременно вычитать одно и то же выражение. Отметим, что порой разложение на множители этим способом требует определённого искусства.

Если разложение на множители удалось выполнить, то решение алгебраического уравнения сводится к решению совокупности нескольких уравнений, но более низкой степени. Неравенство после разложения на множители можно решать методом интервалов.

Пример:

Решить уравнение Решение алгебраических уравнений как решать

Решение:

Решение алгебраических уравнений как решать

Из 1-го уравнения находим корни Решение алгебраических уравнений как решать, а второе не имеет решений.

Пример:

Найти все положительные корни уравнения

Решение алгебраических уравнений как решать

Решение:

Решение алгебраических уравнений как решать

Покажем, что второе уравнение в совокупности не имеет положительных решений. Действительно, рассмотрим функцию Решение алгебраических уравнений как решатьЕё производная Решение алгебраических уравнений как решатьпри всех действительных x, так как Решение алгебраических уравнений как решатьСледовательно, функция всюду монотонно возрастает, при этом y(0) = 5 . Отсюда следует, что при x > 0 её график не пересекает оси абсцисс.

Ответ: Решение алгебраических уравнений как решать

Подбор корня с последующим понижением степени уравнения

При решении алгебраических уравнений и неравенств степени выше второй можно использовать общий принцип последовательного понижения степени уравнения (неравенства).

Пусть требуется решить уравнение n -й степени

Решение алгебраических уравнений как решать

где Решение алгебраических уравнений как решатьцелый рациональный алгебраический многочлен n -й степени. Если удалось подобрать (любым способом) какой-либо корень Решение алгебраических уравнений как решатьданного уравнения, то для нахождения остальных корней уравнения следует поделить многочлен Решение алгебраических уравнений как решатьна разность X — Х0 (или целенаправленной группировкой слагаемых, выделяя разность Решение алгебраических уравнений как решать, разложить этот многочлен на множители). В результате деления образуется некоторый многочлен Решение алгебраических уравнений как решать, степень которого на единицу меньше первоначальной. Таким образом, задача свелась к решению алгебраического уравнения степени n — 1 :

Решение алгебраических уравнений как решать

Пример:

Решить уравнение Решение алгебраических уравнений как решать

Решение:

Заметим, что x = 2 является корнем данного уравнения. Найдём другие корни этого уравнения:

Решение алгебраических уравнений как решать

Решая уравнение Решение алгебраических уравнений как решать, находим ещё два корняРешение алгебраических уравнений как решать

Эта ссылка возможно вам будет полезна:

Пример:

Решить уравнение Решение алгебраических уравнений как решатьРешение алгебраических уравнений как решатьРешение алгебраических уравнений как решать

Решение:

Легко заметить, проанализировав структуру уравнения, что числа x = 0 и x = -10 являются решениями данного уравнения. С другой стороны, ясно, что это квадратное уравнение, а поэтому может иметь не более двух корней. Так как два корня уравнения уже подобраны, то других корней нет.

В некоторых случаях, для того чтобы не подбирать корень «вслепую», можно воспользоваться следующим методом.

Метод поиска рациональных корней у многочленов с целыми коэффициентами

Для решения такого рода уравнений и неравенств используется метод, в основе которого лежит Теорема 9 из предыдущего пункта. Рассмотрим подробнее суть этого метода. Пусть требуется найти рациональные корни уравнения n -й степени

Решение алгебраических уравнений как решать

причём все коэффициенты Решение алгебраических уравнений как решатьалгебраического многочлена Решение алгебраических уравнений как решатьявляются целыми числами. Поиск рациона-льных корней можно свести к перебору ограниченного количества вариантов. Для этого необходимо, во-первых, найти все целочислен-ные делители свободного члена Решение алгебраических уравнений как решать(их конечное число, однако если этот коэффициент содержит слишком много делителей, то это затрудняет поиск корней в уравнении). Обозначим, например, эти делители через Решение алгебраических уравнений как решать. Во-вторых, следует найти все натуральные делители старшего коэффициента уравнения Решение алгебраических уравнений как решать. Обозначим эти делители через Решение алгебраических уравнений как решать. В-третьих, надо составить всевозможные дроби вида Решение алгебраических уравнений как решать. Наконец, перебирая по очереди все такие дроби, проверить, является ли в действительности каждая из них корнем данного уравнения. Найдя таким образом первый корень Решение алгебраических уравнений как решать, вы или сразу понижаете степень уравнения делением многочлена Решение алгебраических уравнений как решатьна разность Решение алгебраических уравнений как решать, (причём в силу следствия из теоремы Безу Решение алгебраических уравнений как решатьобязательно разделится нацело на этот линейный двучлен) и получаете некоторый многочлен Решение алгебраических уравнений как решатьстепени на единицу меньшей, чем первоначальная. Или, перебирая все дроби, находите все рациональные корни и уже затем понижаете степень уравнения сразу на столько порядков, сколько рациональных корней удалось найти, и ищете оставшиеся иррациональные корни. В любом случае задача сводится к решению уравнения более низкой степени.

Пример:

При каких натуральных n уравнение Решение алгебраических уравнений как решатьимеет рациональные корни?

Решение:

Воспользуемся приведённым выше методом. Свободный член имеет два целочисленных делителя: ± 1, а старший коэффициент — два натуральных делителя: 1,2. Поэтому рациональные корни следует искать среди чисел Решение алгебраических уравнений как решатьПодставим их поочерёдно в уравнение.

Решение алгебраических уравнений как решать

Ответ: Решение алгебраических уравнений как решать

Метод неопределённых коэффициентов

Иногда для решения целых алгебраических уравнений (неравенств) с одной или несколькими неизвестными используют метод неопределённых коэффициентов. Пусть, например, решается уравнение

Решение алгебраических уравнений как решать

Суть метода состоит в том, что многочлен Решение алгебраических уравнений как решатьв левой части уравнения представляется в виде произведения линейных Решение алгебраических уравнений как решатьи(или) квадратичных Решение алгебраических уравнений как решатьсомножителей с неизвестными (неопределёнными) коэффициентами Решение алгебраических уравнений как решать Решение алгебраических уравнений как решатьЧтобы найти эти коэффициенты, раскрывают скобки в указанном произведении и приводят образовавшийся при этом многочлен Решение алгебраических уравнений как решатьк стандарт-ному виду. Так как два многочлена Решение алгебраических уравнений как решатьи Решение алгебраических уравнений как решатьодной степени тождественно равны тогда и только тогда,

когда равны коэффициенты при одинаковых степенях переменной x, то, приравнивая эти коэффициенты, получают систему уравнений относительно неизвестных коэффициентов. Эту систему решают (или подбирают любое решение). Найденные таким способом коэффи-циенты Решение алгебраических уравнений как решатьстановятся определёнными и их значения подставляются в исходное разложение. К недостаткам метода можно отнести то, что получаемая система уравнений для нахождения коэффициентов может оказаться громоздкой и трудной даже в подборе решения.

Рассмотрим применение этого метода на примере решения кубического уравнения. Допустим, требуется решить уравнение

Решение алгебраических уравнений как решать

Известно, что многочлен третьей степени всегда можно представить в виде произведения многочленов первой и второй степеней. Таким образом, сразу для всех действительных значений переменной x должно выполняться равенство

Решение алгебраических уравнений как решать

где числа а,b,c являются в данном случае искомыми неопределён-ными коэффициентами. Найдём их значения. После этого останется подставить их в правую часть (1) и, приравняв её к нулю, решить уравнение Решение алгебраических уравнений как решать Решение алгебраических уравнений как решатьдля нахождения всех корней уравнения.

Чтобы найти коэффициенты а,b,c, раскроем скобки в правой части тождества (1) и приведём образовавшийся при этом многочлен к стандартному виду

Решение алгебраических уравнений как решать

Многочлены третьей степени тождественно равны тогда и только тогда, когда равны коэффициенты при одинаковых степенях x . Приравнивая коэффициенты при Решение алгебраических уравнений как решать, Решение алгебраических уравнений как решатьи свободные члены, получаем систему трёх алгебраических уравнений относительно трёх неизвестных а,b,c :

Решение алгебраических уравнений как решать

решая которую (можно даже просто подобрать любое решение этой системы) находим коэффициенты.

Пример:

Решить уравнениеРешение алгебраических уравнений как решать

Решение:

Воспользуемся для решения методом неопределённых коэффициентов. Будем искать разложение многочлена, стоящего в левой части уравнения, в виде

Решение алгебраических уравнений как решать

Раскрыв скобки, приведём многочлен в правой части к стандартному виду

Решение алгебраических уравнений как решать

Приравнивая коэффициенты слева и справа при Решение алгебраических уравнений как решать,Решение алгебраических уравнений как решатьи свободные члены, получаем в итоге систему трёх уравнений с тремя неизвестными коэффициентами а,b,c:

Решение алгебраических уравнений как решать

Найдя подбором решение Решение алгебраических уравнений как решатьподставим найденные коэффициенты в разложение (2). Таким образом, исходное уравнение приобретает вид Решение алгебраических уравнений как решатьОно имеет три корняРешение алгебраических уравнений как решать

Пример:

При каких значениях а все корни уравнения Решение алгебраических уравнений как решатьявляются корнями уравнения

Решение алгебраических уравнений как решать

Решение:

Чтобы первое из уравнений имело корни, необходимо, чтобы его дискриминант был неотрицателен, т.е.

Решение алгебраических уравнений как решать

Далее, второй многочлен в силу теоремы Безу должен делиться нацело на первый многочлен. Иными словами, должно найтись такое b , что при всех действительных x справедливо тождество

Решение алгебраических уравнений как решать

Для нахождения неопределённых коэффициентов (в данном случае в их роли выступают а и b ) воспользуемся известным фактом, что два кубических многочлена, стоящие по разные стороны от знака равенства, тождественно равны тогда и только тогда, когда равны коэффициенты при одинаковых степенях переменной x . Приравнивая эти коэффициенты, получаем систему уравнений

Решение алгебраических уравнений как решать

Метод умножения на функцию

Иногда, применяя приём умножения обеих частей уравнения (неравенства) на некоторую функцию, удаётся упростить уравнение (неравенство).

Пример:

Решить уравнениеРешение алгебраических уравнений как решать

Решение:

Заметим, что x = — 1 (и вообще никакое отрицательное число) не является корнем данного уравнения. Домножим обе части данного уравнения на выражение (х +1). Получаем уравнение-следствие

Решение алгебраических уравнений как решать

множество решений которого состоит из всех решений исходного уравнения и числа x = -1. Это число является посторонним корнем, возникшем как раз в результате умножения уравнения на функцию, имеющую действительный нуль. Применяя известную формулу сокращенного умножения, получаем существенно более простое уравнение Решение алгебраических уравнений как решатьПоскольку уравнение не имеет других решений, кроме x = -1, то приходим к ответу.

Ответ: уравнение не имеет решений.

Рассмотрим некоторые виды целых алгебраических уравнений, решаемые в основном при помощи специально подобранных подстановок.

Понятие алгебраического и трансцендентного уравнения и методов их приближенного решения

Введем понятия алгебраического и трансцендентного уравнения.

Алгебраическое уравнение — уравнение, в котором переменная Решение алгебраических уравнений как решатьнаходится в основании степени с рациональным показателем.

Примерами алгебраических уравнений могут служить уравнения вида: Решение алгебраических уравнений как решать, Решение алгебраических уравнений как решать.

Уравнение, содержащее неизвестную переменную под знаком логарифма, тригонометрических функций, обратных тригонометрических функций или в показателе степени некоторого числа, называется трансцендентным.

Примерами трансцендентных уравнений могут служить уравнения вида:

Решение алгебраических уравнений как решать

Решить предложенное уравнение — значит найти все значения переменной Решение алгебраических уравнений как решать, обращающие его в верное тождество (корни уравнения), или доказать, что корней нет.

Из курса алгебры нам известны методы и приемы решения некоторых видов алгебраических и трансцендентных уравнений: например, квадратных уравнений; уравнений, решаемых методом группировки и вынесения за скобки общего множителя. Но даже решение несложного кубического уравнения вызовет у нас определенные сложности. Если нс удастся решить заданное уравнение привычными способами, существуют методы приближенного решения уравнений, состоящие из двух этапов:

1. отделение корней;

2. уточнение корней до заданной степени точности с помощью одного из следующих методов:

Этап отделения корней необходим для того, чтобы определить, какому промежутку принадлежат корни уравнения. На этом этапе обычно используется графический способ.

Пример:

Определить промежуток, которому принадлежат корни уравнения Решение алгебраических уравнений как решать.

Решение алгебраических уравнений как решать

Решение:

Преобразуем данное уравнение к виду: Решение алгебраических уравнений как решать.

Построим графики функций Решение алгебраических уравнений как решатьи Решение алгебраических уравнений как решать(рис. 46.1).

Решение алгебраических уравнений как решать— кубическая парабола, строится по таблице значений:

Решение алгебраических уравнений как решать

Решение алгебраических уравнений как решать— прямая, строится по двум точкам:

Решение алгебраических уравнений как решать

По рисунку видим, что графики функций Решение алгебраических уравнений как решатьи Решение алгебраических уравнений как решатьпересекаются в единственной точке Решение алгебраических уравнений как решать, координата Решение алгебраических уравнений как решатькоторой принадлежит отрезку Решение алгебраических уравнений как решать. Следовательно, уравнение Решение алгебраических уравнений как решатьимеет ровно один корень на промежутке Решение алгебраических уравнений как решать.

Ответ: Решение алгебраических уравнений как решать.

Эта лекция взята с главной страницы на которой находится курс лекций с теорией и примерами решения по всем разделам высшей математики:

Другие лекции по высшей математике, возможно вам пригодятся:

Видео:РЕШЕНИЕ УРАВНЕНИЙ алгебраических 9 класс алгебра МакарычевСкачать

РЕШЕНИЕ УРАВНЕНИЙ алгебраических 9 класс алгебра Макарычев

Алгебраические уравнения и их геометрическое истолкование

Уравнение с одной буквой (неизвестным)

Один из основных вопросов, которыми занимается алгебра, заключается в решении уравнений нормального вида. Так называются уравнения, у которых в левой части стоит многочлен, расположенный по степеням неизвестной буквы, а в правой части — нуль.

Степень многочлена в левой части носит название степени уравнения.

Мы встречались не раз с уравнениями, которые не имели нормального вида: таковы, например, уравнения Решение алгебраических уравнений как решать, Решение алгебраических уравнений как решать, Решение алгебраических уравнений как решать.

Подобного рода уравнения могут быть приведены к уравнениям нормального вида. Для этого до­ статочно освободиться от дробей, затем перенести на­ лево члены, стоящие в правой части, сделать приведение подобных членов и, наконец, правильно располо­жить члены.

Таким образом, привести заданное уравнение к уравнению нормального вида удается по большей части несложными приемами.

Напротив, нахождение всех корней уравнения представляет собою более трудную задачу, в особенности в том случае, если уравнение высокой степени.

Уравнение первой степени (линейное) имеет вид Решение алгебраических уравнений как решать.

Уравнение второй степени (иначе квадратное) имеет вид Решение алгебраических уравнений как решать.

Уравнение третьей степени (иначе кубическое) имеет вид Решение алгебраических уравнений как решать.

Так можно продолжать и дальше. Ради единообразия неизвестное здесь обозначено буквой Решение алгебраических уравнений как решать; коэффициенты же Решение алгебраических уравнений как решать, Решение алгебраических уравнений как решатьи т. д. — известные числа. В уравнении нормального вида старший коэффициент, конечно, следует считать отличным от нуля.

Уравнение первой степени мы решаем (см. гл. 6) следующим образом: свободный член переносим направо Решение алгебраических уравнений как решать, затем делим уравнение на коэффициент при Решение алгебраических уравнений как решать: Решение алгебраических уравнений как решать.

В случае уравнений второй степени или высших степеней решение уравнения тесно связано с разложением левой части на линейные множители. Так, напри­мер, уравнение Решение алгебраических уравнений как решатьможно переписать в виде Решение алгебраических уравнений как решать; далее сошлемся на теорему: если про­изведение двух множителей равно нулю, то непременно один из множителей равен нулю. Поэтому или Решение алгебраических уравнений как решатьили Решение алгебраических уравнений как решать; значит, или Решение алгебраических уравнений как решатьили Решение алгебраических уравнений как решать. Обратно, если Решение алгебраических уравнений как решатьили Решение алгебраических уравнений как решать, то или первый множитель равен нулю или второй; но в обоих случаях произведение равно нулю, т. е. уравнение удовлетворяется. Итак, уравнение имеет два корня: Решение алгебраических уравнений как решатьи Решение алгебраических уравнений как решать.

В отдельных примерах нам удавалось разлагать трехчлен второй степени на линейные множители; более полно общий прием разложения (по ­средствам «выделения квадрата») будет рассмотрен в главе 12.

Что касается уравнений третьей, четвертой и высших степеней, то, не говоря об отдельных частных случаях, разложить их левую часть на множители весь­ма трудно. С другой стороны, очень просто можно составить уравнение, имеющее наперед заданные корни; при этом степень уравнения в точности будет равняться числу корней.

Например, пусть заданы три числа: Решение алгебраических уравнений как решать, Решение алгебраических уравнений как решатьи Решение алгебраических уравнений как решать; тогда уравнение, имеющее эти числа (и только их) своими корнями, таково: Решение алгебраических уравнений как решать, или Решение алгебраических уравнений как решать.

Производя умножение, получаем окончательно: Решение алгебраических уравнений как решать.

Можно доказать, что число корней уравнения никогда не превышает его степени. Но иногда оно бывает меньше степени уравнения.

Например, уравнение Решение алгебраических уравнений как решать— третьей степени, но имеет только один корень Решение алгебраических уравнений как решать. Это сразу видно, если в левой части вынести Решение алгебраических уравнений как решатьза скобку Решение алгебраических уравнений как решать(здесь второй множитель Решение алгебраических уравнений как решатьни при каком значении Решение алгебраических уравнений как решатьне обращается в нуль).

Совокупность точек на числовой оси, являющихся корнями уравнения (иначе, удовлетворяющих этому уравнению), дает нам геометрическое представление этого уравнения.

Уравнение с двумя буквами (переменными)

Нам хорошо известно, что решением (корнем) уравнения с одной неизвестной буквой называется вся­кое значение входящей буквы, удовлетворяющее уравнению.

Если уравнение содержит две неизвестные буквы, понятие решения должно быть обобщено и именно следующим образом: решением уравнения с двумя неизвестными буквами называется пара значений двух неизвестных, удовлетворяющая уравнению.

Так, пара чисел Решение алгебраических уравнений как решатьесть решение уравнения Решение алгебраических уравнений как решать; то же можно сказать о паре чисел Решение алгебраических уравнений как решать; но, например, пара Решение алгебраических уравнений как решатьне есть решение.

В случае уравнения с двумя неизвестными найти и перечислить все решения, как правило, невозможно. Уже простейшие примеры, вроде Решение алгебраических уравнений как решатьили Решение алгебраических уравнений как решать, показывают, что такое уравнение может иметь бесконечное множество решений.

Поэтому, если в уравнение входят две (или более) неизвестных буквы, их называют обыкновенно не неизвестными, а переменными (переменными величинами).

Алгебраическое уравнение с двумя буквами считается нормальным, если в правой части стоит нуль, а в левой — многочлен, расположенный по обеим бук­вам.

Уравнения с двумя буквами (как и уравнения с од­ной буквой) классифицируются по степеням: степенью уравнения называется степень многочлена, стоящего в его левой части, причем обе буквы считаются главными.

Уравнения первой степени (линейные) имеют вид Решение алгебраических уравнений как решать.

Уравнения второй степени (квадратные) имеют вид Решение алгебраических уравнений как решать.

Отдать себе отчет в том, какова совокупность решений данного уравнения, нам помогает геометрическое представление уравнения: оно делает наглядной ту зависимость, которая существует между значениями букв, удовлетворяющими уравнению. Познакомимся ближе с этим геометрическим представлением.

Так как у нас имеется не одна, а две буквы, до­пустим, Решение алгебраических уравнений как решатьи Решение алгебраических уравнений как решатьиз которых каждая может принимать различные значения, то уже нельзя обойтись числовой прямой, а необходимо прибегнуть к числовой (координатной) плоскости. Проведем на листе клетчатой бумаги горизонтальную ось Решение алгебраических уравнений как решатьи вертикальную ось Решение алгебраических уравнений как решатьмасштабы на осях будем брать одинаковые. Каждая пара значений букв Решение алгебраических уравнений как решатьизображается, как нам известно, некоторой определенной точкой плоскости Решение алгебраических уравнений как решать, именно — точкой с абсциссой Решение алгебраических уравнений как решатьи ординатой Решение алгебраических уравнений как решать. Поэтому совокупность всех пар значений Решение алгебраических уравнений как решать, удовлетворяющих уравнению, изображается также не­ которой совокупностью (геометрическим местом) точек на плоскости Решение алгебраических уравнений как решать. Эта совокупность и дает геометрическое представление решений нашего уравнения; она называется графиком уравнения. Итак, график урав­нения есть совокупность всех тех точек координатной плоскости, координаты которых удовлетворяют уравнению.

Пример:

Рассмотрим уравнение Решение алгебраических уравнений как решать.
Его графиком является совокупность точек Решение алгебраических уравнений как решать, у ко­торых абсцисса Решение алгебраических уравнений как решатьравна ординате Решение алгебраических уравнений как решатьлегко понять, что все такие точки лежат на биссектрисе первого и треть­ его координатных углов: эта биссектриса и представляет собой график нашего уравнения.

Пример:

Второй пример возьмем более сложный. Пусть нам дано уравнение второй степени: Решение алгебраических уравнений как решать.

Посмотрим, как можно наметить его график.

Ничего не стоит решить уравнение относительно буквы Решение алгебраических уравнений как решать: Решение алгебраических уравнений как решать

Дальше можно составить табличку числовых значений переменной Решение алгебраических уравнений как решать, соответствующих заранее назначенным значениям переменной Решение алгебраических уравнений как решать:Решение алгебраических уравнений как решать

Решение алгебраических уравнений как решатьЧерт. 39

Каждую полученную точку сейчас же отмечают на черте­ же. Точки располагаются с известной правильностью.

Чертеж 39 показывает, что при возрастании значений Решение алгебраических уравнений как решатьот Решение алгебраических уравнений как решатьдо Решение алгебраических уравнений как решатьзначения Решение алгебраических уравнений как решатьтакже возрастают от Решение алгебраических уравнений как решатьдо Решение алгебраических уравнений как решать; затем при дальнейшем возрастании Решение алгебраических уравнений как решатьот Решение алгебраических уравнений как решатьдо Решение алгебраических уравнений как решатьзначения Решение алгебраических уравнений как решатьубывают от Решение алгебраических уравнений как решатьдо Решение алгебраических уравнений как решать. При Решение алгебраических уравнений как решатьполучаем уже отрицательное значение: Решение алгебраических уравнений как решать, придется поставить точку ниже оси Решение алгебраических уравнений как решать.

При Решение алгебраических уравнений как решатьполучаем Решение алгебраических уравнений как решать; и еще дальше значения Решение алгебраических уравнений как решатьбыстро убывают (в алгебраическом смысле).

Можно букве Решение алгебраических уравнений как решатьдавать и отрицательные значения; например, при Решение алгебраических уравнений как решатьбудем иметь Решение алгебраических уравнений как решатьи т. д.

Полезло убедиться, что точки, получающиеся при подстановке дробных значений Решение алгебраических уравнений как решать, не нарушают общей правильности в расположении точек графика (напри­мер, при Решение алгебраических уравнений как решатьполучаем Решение алгебраических уравнений как решать).

Поставим себе еще и такой вопрос: имеет ли наш график какие-нибудь точки на оси Решение алгебраических уравнений как решать, кроме двух, уже найденных? Чтобы получить ответ, достаточно в уравнении положить Решение алгебраических уравнений как решатьи решить полученное уравнение Решение алгебраических уравнений как решатьотносительно Решение алгебраических уравнений как решать. Мы получаем два корня: Решение алгебраических уравнений как решатьи Решение алгебраических уравнений как решать. Иных корней нет. Значит, график пересекается с осью Решение алгебраических уравнений как решатьтолько в двух, уже ранее найденных точках.

Хотя мы отметили на чертеже не свыше десятка точек, положение которых нам известно вполне точно, тем не менее правильность их расположения не оставляет сомнений в том, что все остальные, не отмеченные нами, точки графика лежат на некоторой плавной кривой, проходящей через отмеченные точки.

Эта кривая и есть график нашего уравнения. Провести ее от руки не представит труда.

Правда, полученная таким образом кривая даст возможность лишь приближенно судить о положении тех точек графика, координаты которых не были вычислены.

Использованный нами прием получения графика но­сит название построения графика по точкам.

Постараемся дать описание этого приема, не связывая его с каким-либо определенным примером. Пусть дано некоторое уравнение, содержащее буквы Решение алгебраических уравнений как решатьи Решение алгебраических уравнений как решать, мы хотим знать, каков его график.

Посмотрим, существуют ли такие точки графика, ко­торые имеют заранее назначенную абсциссу, скажем, Решение алгебраических уравнений как решать. Чтобы ответить на этот вопрос, достаточно под­ставить в уравнение вместо буквы Решение алгебраических уравнений как решатьчисло Решение алгебраических уравнений как решатьи решить полученное уравнение (содержащее теперь уже только одну букву) относительно буквы Решение алгебраических уравнений как решать. Корни этого уравнения дают нам ординаты всех точек графика, имеющих абсциссу Решение алгебраических уравнений как решать, т. е. лежащих на одной и той же вертикальной прямой, отстоящей вправо от оси Решение алгебраических уравнений как решатьна расстоянии Решение алгебраических уравнений как решать. Продолжая поступать таким же образом, т. е. давая абсциссе Решение алгебраических уравнений как решатьдругие, заранее назначенные, значения, например, Решение алгебраических уравнений как решатьможно найти все точки графика, расположенные на других вертикальных пря­мых. Обыкновенно поступают именно таким образом; при этом стараются облегчить себе работу тем, что предварительно решают данное уравнение относительно буквы Решение алгебраических уравнений как решать, т. е. приводят его к такому виду, чтобы в левой части была одна буква Решение алгебраических уравнений как решать, а правая за­висела только от Решение алгебраических уравнений как решать, но не от Решение алгебраических уравнений как решать, Тогда нахождение то­чек графика сводится к выполнению числовых подста­новок в правой части уравнения.

Разумеется, можно было бы также решить данное уравнение относительно буквы Решение алгебраических уравнений как решатьи затем придавать ряд значений букве Решение алгебраических уравнений как решать.

Примечание:

Иные уравнения — таковы, что не существует ни одной точки, координаты которой удовлетворяли бы уравнению.
Тогда график отсутствует или представляет собою «пустое место».
Этим свойством обладает, например, уравнение Решение алгебраических уравнений как решатькоторого левая часть всегда положительна.

В редких случаях график может оказаться состоящим из одной точки или нескольких точек (в конечном числе). Так, уравнение Решение алгебраических уравнений как решатьудовлетворяется только одной парой значений Решение алгебраических уравнений как решать, Решение алгебраических уравнений как решать.

Действительно, каждый из квадратов Решение алгебраических уравнений как решатьи Решение алгебраических уравнений как решатьможет быть или положительным числом, или нулем, но никак не отрицательным числом, сумма же Решение алгебраических уравнений как решатьравна нулю только в том случае, если Решение алгебраических уравнений как решатьи Решение алгебраических уравнений как решатьодновременно равны нулю. Следовательно, весь график сводится к одной точке — началу Решение алгебраических уравнений как решать.

Линейное уравнение с двумя переменными

На чертеже 40 изображен график уравнения Решение алгебраических уравнений как решать(1)

Это — прямая линия, проходящая через начало координат и расположенная в первой и третьей четвертях.

Уравнение показывает, что величина у прямо пропорциональна величине Решение алгебраических уравнений как решать. Желая найти все точки графика с целыми координатами, мы даем букве Решение алгебраических уравнений как решатьзначения, кратные Решение алгебраических уравнений как решать, и получаем точки: Решение алгебраических уравнений как решать, Решение алгебраических уравнений как решать, Решение алгебраических уравнений как решатьи т. д.

Решение алгебраических уравнений как решатьЧерт. 40

Эти точки отмечены на чертеже. Чтобы перейти от од­ной такой точки к следующей (считая вправо), достаточно отсчитать « Решение алгебраических уравнений как решатьклеточек вправо и Решение алгебраических уравнений как решать— вверх».

Коэффициент пропорциональности Решение алгебраических уравнений как решатьпозволяет
таким образом, определить направление нашей прямой.

Если бы вместо уравнения (I) было задано, напри­мер, уравнение
Решение алгебраических уравнений как решать, (2) то мы получили бы точки графика (с целыми координатами): Решение алгебраических уравнений как решать, Решение алгебраических уравнений как решать, Решение алгебраических уравнений как решатьи т. д.; отмечая их одну за другой, мы отсчитывали бы « Решение алгебраических уравнений как решатьклетки вправо, Решение алгебраических уравнений как решать— вверх», Рассмотрим еще уравнение Решение алгебраических уравнений как решать(3).

При значениях Решение алгебраических уравнений как решать, кратных Решение алгебраических уравнений как решать, получаем точки: Решение алгебраических уравнений как решать, Решение алгебраических уравнений как решать, Решение алгебраических уравнений как решатьи т. д.

Отсчитывать нужно « Решение алгебраических уравнений как решатьклеток вправо и Решение алгебраических уравнений как решать— вниз». Прямая, являющаяся графиком этого уравнения, расположена во второй и в четвертой четвертях. Из наших примеров можно сделать следующие об­щие заключения. Графиком уравнения вида Решение алгебраических уравнений как решать(4) является прямая линия, проходящая через начало Решение алгебраических уравнений как решать. Придавая уравнению вид Решение алгебраических уравнений как решать, мы убеждаемся, что коэффициент пропорциональности Решение алгебраических уравнений как решатьпредставляет собою отношение ординаты любой точки графика к ее абсциссе. Если Решение алгебраических уравнений как решать, то прямая проходит в первой и третьей четвертях; если Решение алгебраических уравнений как решать, то во второй и четвертой. При Решение алгебраических уравнений как решатьуравнение принимает вид Решение алгебраических уравнений как решать, и графиком тогда является ось Решение алгебраических уравнений как решать.

Чем меньше Решение алгебраических уравнений как решатьпо абсолютному значению, тем более полого расположена прямая (т. е. тем меньше острый угол, образованный ею с горизонтальной осью); напротив, чем больше Решение алгебраических уравнений как решатьпо абсолютному значению, тем более круто расположена прямая (тем упомянутый острый угол ближе к прямому).

Коэффициент Решение алгебраических уравнений как решатьв уравнении (4) называется наклоном прямой, являющейся графиком этого уравнения.

Обратим внимание на то, чем график уравнения Решение алгебраических уравнений как решатьотличается от графика уравнения Решение алгебраических уравнений как решать. При каждом данном значении абсциссы Решение алгебраических уравнений как решатьсоответствующая ордината увеличена на Решение алгебраических уравнений как решатьединиц (Решение алгебраических уравнений как решать, Решение алгебраических уравнений как решатьили Решение алгебраических уравнений как решать); значит, получается снова прямая линия, но «сдвинутая» на Решение алгебраических уравнений как решатьединиц в направлении оси Решение алгебраических уравнений как решать: она уже не проходит через начало Решение алгебраических уравнений как решать, а пересекает ось Решение алгебраических уравнений как решатьв точке Решение алгебраических уравнений как решать.

Таким образом, направление прямой Решение алгебраических уравнений как решатьто же, что и направление прямой Решение алгебраических уравнений как решать: оно зависит от коэффициента Решение алгебраических уравнений как решатьпри Решение алгебраических уравнений как решатьв уравнении прямой, решенном относительно Решение алгебраических уравнений как решать(называемого и в этом случае наклоном прямой).

Другими словами, прямые Решение алгебраических уравнений как решатьи Решение алгебраических уравнений как решатьпараллельны.

На черт. 41 изображен график уравнения Решение алгебраических уравнений как решать. Это — прямая, параллельная прямой Решение алгебраических уравнений как решать, но образующая на оси Решение алгебраических уравнений как решатьотрезок, равный Решение алгебраических уравнений как решать.

Решение алгебраических уравнений как решатьЧерт. 41

Пусть буква Решение алгебраических уравнений как решатьобозначает какое угодно число. Постараемся уяснить себе, каков график уравнения Решение алгебраических уравнений как решать.

Нам нужно установить, какова совокупность точек на плоскости Решение алгебраических уравнений как решать, координаты которых удовлетворяют уравнению. Уравнение не удовлетворяется, если значение абсциссы Решение алгебраических уравнений как решатьне равно Решение алгебраических уравнений как решать; если же оно равно Решение алгебраических уравнений как решать, то, како­ во бы ни было значение ординаты Решение алгебраических уравнений как решать, уравнение удовлетворяется. Это значит, что уравнению удовлетворяют координаты любой точки на прямой, параллельной оси Решение алгебраических уравнений как решатьи отстоящей от этой оси вправо на расстоя­нии Решение алгебраических уравнений как решать.

Итак, уравнение вида Решение алгебраических уравнений как решатьимеет графиком прямую, параллельную оси Решение алгебраических уравнений как решать. Точно так же уравнение вида Решение алгебраических уравнений как решатьимеет графиком прямую, параллельную оси Решение алгебраических уравнений как решать.

Из предыдущего следует весьма важное заключение: всякое уравнение, линейное относительно буквы Решение алгебраических уравнений как решатьи Решение алгебраических уравнений как решатьименно, уравнение вида Решение алгебраических уравнений как решать(где Решение алгебраических уравнений как решать, Решение алгебраических уравнений как решатьи Решение алгебраических уравнений как решать— постоянные числа, причем Решение алгебраических уравнений как решатьи Решение алгебраических уравнений как решатьне равны нулю одновременно), имеет своим графиком прямую линию .

Действительно, если буква Решение алгебраических уравнений как решатьна самом деле входит в уравнение (это значит, что Решение алгебраических уравнений как решатьне равно нулю), то не представляет труда решить уравнение относительно Решение алгебраических уравнений как решать. Мы получим: Решение алгебраических уравнений как решатьи далее, деля все уравнение на Решение алгебраических уравнений как решать, Решение алгебраических уравнений как решатьполагая затем
Решение алгебраических уравнений как решатьприходим к уравнению вида
Решение алгебраических уравнений как решать, которое, как нам уже известно, изображается прямой линией.

Если же буква Решение алгебраических уравнений как решатьотсутствует в уравнении (т. е., если Решение алгебраических уравнений как решать), то тогда уравнение Решение алгебраических уравнений как решатьможно решить относительно буквы Решение алгебраических уравнений как решать(раз Решение алгебраических уравнений как решать, то, по предположе­нию, Решение алгебраических уравнений как решать), и мы получим: Решение алгебраических уравнений как решатьили Решение алгебраических уравнений как решать(где для краткости положено Решение алгебраических уравнений как решать). Графиком такого уравнения является совокупность точек, имеющих абсциссу Решение алгебраических уравнений как решать; это также прямая, но уже параллельная оси Решение алгебраических уравнений как решать.

Рассматривать случай, когда Решение алгебраических уравнений как решатьне представляет интереса. В этом случае, если Решение алгебраических уравнений как решать, заданное уравнение Решение алгебраических уравнений как решатьне удовлетворяется ни при каких значениях Решение алгебраических уравнений как решатьи Решение алгебраических уравнений как решатьи, значит, гра­фик этого уравнения представляет собою «пустое место»; если же Решение алгебраических уравнений как решать, то напротив, уравнение Решение алгебраических уравнений как решатьудовлетворяется при всех значениях Решение алгебраических уравнений как решатьи Решение алгебраических уравнений как решатьтогда его «график» — вся плоскость.

Раз известно, что линейное уравнение Решение алгебраических уравнений как решатьизображается прямой линией, то для того, чтобы начертить эту линию на координатной плоскости (на листе клетчатой бумаги), нет необходимости в боль­ших вычислениях.

В самом деле, прямая определяется двумя точками: значит, достаточно сделать две числовые подстановки.

Проще всего установить точки пересечения прямой с осями Решение алгебраических уравнений как решатьи Решение алгебраических уравнений как решать. Пусть, например, дано уравнение Решение алгебраических уравнений как решать. Полагая Решение алгебраических уравнений как решать, получим уравнение от­носительно Решение алгебраических уравнений как решать: Решение алгебраических уравнений как решать, из которого следует, что Решение алгебраических уравнений как решать. Таким образом, найде­на точка графика Решение алгебраических уравнений как решать, лежащая на оси Решение алгебраических уравнений как решать. Пола­гая Решение алгебраических уравнений как решать, получим таким же образом: Решение алгебраических уравнений как решать, откуда следует, что Решение алгебраических уравнений как решать. Итак, найдена точка графика Решение алгебраических уравнений как решать, лежащая на оси Решение алгебраических уравнений как решать. Затем остается провести прямую через точки Решение алгебраических уравнений как решатьи Решение алгебраических уравнений как решать.

Указанный прием неудобен только в том случае, если точки Решение алгебраических уравнений как решатьи Решение алгебраических уравнений как решатьнаходятся очень близко одна от другой, т. е. близки к началу Решение алгебраических уравнений как решать; он непригоден вовсе, если график проходит через начала Решение алгебраических уравнений как решать. В этих случаях следует делать какие-нибудь другие под­становки.

Например, чтобы построить график прямой Решение алгебраических уравнений как решать, заметим прежде всего, что она проходит через начало Решение алгебраических уравнений как решать; чтобы получить еще одну точку, положим Решение алгебраических уравнений как решатьи получим Решение алгебраических уравнений как решать; итак, прямая проходит через точку Решение алгебраических уравнений как решать.

Нелинейные уравнения с двумя переменными

Мы видели, что если заданное уравнение — линейное (т. е. первой степени) относительно букв Решение алгебраических уравнений как решатьи Решение алгебраических уравнений как решать, то его график — прямая линия.

Дальнейшие примеры покажут, что если заданное уравнение — не линейное (т. е. степени второй или выше) относительно букв Решение алгебраических уравнений как решатьи Решение алгебраических уравнений как решать, то его графиком являются кривые линии.

Степень уравнения относительно букв Решение алгебраических уравнений как решатьи Решение алгебраических уравнений как решатьназы­вается порядком соответствующей кривой.

Мы рассмотрим здесь только несколько наиболее простых и важных примеров кривых, преимущественно второго порядка.

Пример:

Решение алгебраических уравнений как решать

С этим уравнением мы уже встречались. Оно говорит о том, что пе­ременные величины Решение алгебраических уравнений как решатьи Решение алгебраических уравнений как решатьобратно пропорциональны.

Можно ли решить уравнение относительно Решение алгебраических уравнений как решать? От­вет — утвердительный, если только Решение алгебраических уравнений как решатьимеет значение, не равное нулю. Но легко понять, что при Решение алгебраических уравнений как решатьника­кое значение Решение алгебраических уравнений как решатьне может удовлетворить уравнению: это значит геометрически, что на оси Решение алгебраических уравнений как решатьнет ни одной точки графика.

Итак, пусть теперь Решение алгебраических уравнений как решать. Решим уравнение отно­сительно у: Решение алгебраических уравнений как решать.

Это равенство свидетельствует, что Решение алгебраических уравнений как решатьесть «величи­на, обратная величине Решение алгебраических уравнений как решать». Посмотрим, как изменится величина, обратная Решение алгебраических уравнений как решать, при изменении самого Решение алгебраических уравнений как решать.

Ограничиваясь пока положительными значениями величины Решение алгебраических уравнений как решать, станем составлять табличку и одновременно отмечать точки на чертеже. Ясно, что с увеличением Решение алгебраических уравнений как решатьвеличина Решение алгебраических уравнений как решатьубывает, приближаясь к нулю. Но значения Решение алгебраических уравнений как решатьона не принимает.

Решение алгебраических уравнений как решать

Попробуем взять и дробные значения Решение алгебраических уравнений как решать:

Решение алгебраических уравнений как решать

Получающиеся на чертеже точки имеют правильное расположение: через них можно с уверенностью про­ вести плавную кривую. Менее ясно пока, как вести кривую влево, в промежутке от Решение алгебраических уравнений как решатьдо Решение алгебраических уравнений как решать. Продолжим табличку:

Решение алгебраических уравнений как решать

и станем отмечать новые точки. Теперь становится яс­но, что с убыванием положительных значений Решение алгебраических уравнений как решатьвели­чина Решение алгебраических уравнений как решатьвозрастает и притом не ограничено. Имен­но, Решение алгебраических уравнений как решатьпримет какое угодно большое значение, если только значение Решение алгебраических уравнений как решатьбудет достаточно малым. Кривая (при движении справа налево) поднимается вверх, примыкая к оси Решение алгебраических уравнений как решать, хотя, как мы видели, с этой осью общих точек не имеет (см. черт. 42).

Решение алгебраических уравнений как решатьЧерт. 42

Вся полученная кривая расположена в первой четверти. Если бы мы пожелали давать букве Решение алгебраических уравнений как решатьотрица­тельные значения, то, составляя соответствующую таблицу и при этом производя деление по известным правилам, получили бы в третьей чет­верти другую «ветвь» кривой.

Обе «ветви». рассматриваемые совместно, обра­зуют кривую, называемую «гиперболой».

Гипербола — кривая второго порядка.

Пример:

Решение алгебраических уравнений как решать

Подставляя положительные значения Решение алгебраических уравнений как решать, получаем таблицу:

Решение алгебраических уравнений как решать

Отметив соответствующие точки на чертеже, мы видим, что при увеличении абсциссы Решение алгебраических уравнений как решатьордината Решение алгебраических уравнений как решатьочень быстро возрастает, причем сам график (если попробо­вать его провести) все больше выпрямляется. Напротив, ближе к началу Решение алгебраических уравнений как решатьон довольно сильно искривлен. Под­ставляя еще значения Решение алгебраических уравнений как решать, Решение алгебраических уравнений как решать, Решение алгебраических уравнений как решать, мы получим:

Решение алгебраических уравнений как решать

В первой клеточке Решение алгебраических уравнений как решатьсделаем подстановки даже через одну десятую:

Решение алгебраических уравнений как решать

Последняя табличка позволяет заключить, что. под­ ходя к началу Решение алгебраических уравнений как решать. график тесно примыкает к оси Решение алгебраических уравнений как решать, касается ее.

Обращаясь к отрицательным значениям Решение алгебраических уравнений как решать, мы видим, что при возведении в квадрат отрицательного числа знак минус будет уничтожаться. Отсюда ясно, что кри­вая продолжается из первой четверти во вторую симметрично относительно вертикальной оси.

Решение алгебраических уравнений как решатьЧерт. 43

Полученная кривая носит название параболы(см. черт. 43).

Парабола — кривая также второго порядка.

Пример:

Решение алгебраических уравнений как решать

При подстановке больших значений Решение алгебраических уравнений как решать, как показы­вает следующая таблица, кубы возрастают гораздо быстрее, чем квадраты:

Решение алгебраических уравнений как решать

Напротив, при подстановке значений, близких к нулю, кубы убывают быстрее, чем квадраты:

Решение алгебраических уравнений как решать

Поэтому кривая Решение алгебраических уравнений как решатьс возрастанием Решение алгебраических уравнений как решатьподни­мается вверх гораздо круче, чем парабола Решение алгебраических уравнений как решать; и при убывании Решение алгебраических уравнений как решатьдо нуля гораздо теснее примыкает к оси Решение алгебраических уравнений как решать.

На параболу Решение алгебраических уравнений как решатьэта кривая не похожа еще и в том отношении, что у нее отсутствует вертикальная ось симметрии; но имеется центр симметрии в начале Решение алгебраических уравнений как решать. Это зависит от того, что при возведении в куб отрицательного числа его абсолютное значение возво­дится в куб, но знак остается отрицательный.

Общий вид кривой Решение алгебраических уравнений как решать(кубической параболы) показан на черт. 44.

Решение алгебраических уравнений как решатьЧерт. 44

Это — кривая третьего порядка.

Видео:Решение систем уравнений методом подстановкиСкачать

Решение систем уравнений методом подстановки

Алгебраические уравнения и алгоритм их решения

Общая теория уравнений

Тождества:

Введем понятие тождественного равенства функ­ций на числовом множестве X.

Пусть функции у = f(х) и у = F(х) имеют области определения А и В соответственно, и X является подмножеством как A, так и В (но не обязательно совпадает с пересечением А и В). Тогда функции у = f(х) и у = F(х) определены на X.

Функции у=f(х) и у=F(х) называются тождественно равны­ми на числовом множестве X, если для любого числа х из X выпол­няется равенство f(х)=F(х). В этом случае говорят, что равенст­во f(х)=F(х) является тождеством на множестве X.

Разумеется, равенство f(х)=F(х) может быть тождеством на некотором множестве X, но не быть тождеством на каком-нибудь другом множестве Y . Рассмотрим, например, функции у=х и у =|x|. На множестве X положительных чисел эти функции тождественно равны: если х — положительное число, то |х|=х. На множестве же Y всех действительных чисел эти функции не явля­ются тождественно равными: при отрицательных значениях х ра­венство

Решение алгебраических уравнений как решать

не имеет места, так как при этих значениях |x|= — х.

Совершенно так же определяется понятие тождественного равенства для функций нескольких переменных. Например, функции Решение алгебраических уравнений как решатьпеременных х и у тождественно рав­ны на множестве всех значений этих переменных: для любых значе­ний х и у выполняется равенство

Решение алгебраических уравнений как решать

Функции же z=х+у и z =|х+у | тождественно равны лишь на множестве пар чисел х, у , для которых Решение алгебраических уравнений как решатьили, что то же самое, Решение алгебраических уравнений как решать

Область допустимых значений

Тождественные преобразова­ния многочленов и алгебраических дробей изучались в начальной алгебре, и мы не будем подробно останавливаться на этом вопросе. Разберем лишь вопрос об области допустимых значений функцио­нального равенства. Пусть дано равенство вида

Решение алгебраических уравнений как решать

Может случиться, что функции у=f(x) и у=F(x) определены не для всех значений х . Областью допустимых значений аргумента х для равенства (1) мы будем называть множество всех значений х, при которых определены и левая и правая части этого равенства.

Например, для тождества

Решение алгебраических уравнений как решать

областью допустимых значений является совокупность всех действительных чисел, из которой исключены числа 2 и 4 (при х=2 не определена функция Решение алгебраических уравнений как решать, а при х=4 — функция Решение алгебраических уравнений как решать).

Следует иметь в виду, что такие преобразования, как приведение подобных членов, могут привести к изменению области допус­тимых значений. Например, тождество (2) справедливо для всех значений х , кроме х=2 и х=4. Если же мы приведем подобные члены, то получим тождество

Решение алгебраических уравнений как решать

справедливое для всех без исключения значений х.

Уравнения

Обычно когда даны две функции у=f(х) и у=F(х), то неизвестно, каково множество, на котором эти функ­ции тождественно равны. Поэтому возникает следующая задача: найти все значения х, для которых выпол­няется равенство

Решение алгебраических уравнений как решать

При такой постановке задачи (*) называют уравнением с неизвестным х , а все х , при которых функции у=f(х) и у=F(х) принимают одинаковые значения, — корнями или решениями этого уравнения.

Итак, уравнение f(x) =F(х) выражает задачу об отыскании таких значений переменного х, при которых функции f(x) и F(x) имеют оди­наковые значения. Решить уравнение — это значит найти все такие значения х, т. е. все корни (решения) уравнения.

Областью допустимых значений для уравнения (1) называют множество всех х у при которых определены обе функции у=f(х) и у=F(х). Например, для уравнения

Решение алгебраических уравнений как решать

область допустимых значений определяется условиями:

Решение алгебраических уравнений как решать

Область допустимых значений может заранее ограничиваться некоторыми условиями. Например, могут иметь смысл лишь поло­жительные или лишь целые корни. В этом случае надо рассмат­ривать уравнение лишь для положительных (или целых) значе­ний х.

Тогда мы считаем, что функции f(x) и F(х) заданы на некотором множестве X, и рассматриваем уравнение лишь на этом множестве.

Пусть даны два уравнения

Решение алгебраических уравнений как решать

Решение алгебраических уравнений как решать

Обозначим множество корней уравнения (1) через M, а множество корней уравнения (2) через N. Если Решение алгебраических уравнений как решать(то есть, если всякий ко­рень уравнения (1) является корнем уравнения (2)), то уравнение (2) называют следствием уравнения (1). Например, уравнение Решение алгебраических уравнений как решатьявляется следствием уравнения 2х—6= 0. В самом деле, корнем уравнения 2х — 6=0 является х=3, а при этом значении многочлен Решение алгебраических уравнений как решатьобращается в нуль.

Если множества М и N корней уравнений (1) и (2) совпадают, то эти уравнения называются равносильными. Иными словами, уравнения

Решение алгебраических уравнений как решать

Решение алгебраических уравнений как решать

равносильны, если всякий корень уравнения (2) является корнем уравнения (3) и, обратно, всякий корень уравнения (3) является корнем уравнения (2).

В частности, уравнения равносильны, если множества М и N — пусты, то есть если каждое из уравнений не имеет решений.

Если уравнения (2) и (3) равносильны, то каждое из них явля­ется следствием другого.

Следует отметить, что понятие равносильности уравнений существенно зависит от того, какие значения корней считаются до­пустимыми. Рассмотрим, например, уравнения:

Решение алгебраических уравнений как решать

Решение алгебраических уравнений как решать

Корнями первого уравнения является число х=3, а второго — числа Решение алгебраических уравнений как решатьТак как эти множества различны, то уравнения (4) и (5) не являются равносильными. Но если рассматривать лишь рациональные значения корней уравнения, то уравнения (4) и (5) оказываются равносильными — ибо они имеют по единственному рациональному корню х = 3. Как правило, мы будем в дальнейшем рассматривать равносильность относительно множества всех действительных чисел. Иными словами, уравнения будут считаться равносильными, если они имеют одни и те же действительные корни.

Совокупности уравнений

Пусть задано несколько уравнений

Решение алгебраических уравнений как решать

и требуется найти все значения х, которые удовлетворяют хотя бы одному из этих уравнений. Тогда говорят, что задана совокупность уравнений, а такие значения х называют решениями или корнями этой совокупности. Следует различать совокупность уравнений и систему уравнений — для системы уравнений требуется искать значения неизвестных, которые удовлетворяют всем урав­нениям, а для совокупности — хотя бы одному из уравнений.

Чтобы отличать совокупность уравнений от системы уравнений, мы будем обозначать совокупность квадратными скобками, а систему — фигурными скобками.

Решение алгебраических уравнений как решать

имеет одно решение Решение алгебраических уравнений как решать, а совокупность тех же уравнений

Решение алгебраических уравнений как решать

имеет три решения Решение алгебраических уравнений как решать

Обозначим множество решений уравнения Решение алгебраических уравнений как решатьчерез Решение алгебраических уравнений как решатьа мно­жество решений совокупности уравнений (1) через N. Тогда Решение алгебраических уравнений как решатьНапример, множество решений совокупности

Решение алгебраических уравнений как решать

состоит из чисел 2, 3 (решений уравнения Решение алгебраических уравнений как решать1, —1 (решений уравнения Решение алгебраических уравнений как решать) и —7 (решения уравнения Решение алгебраических уравнений как решатьЧисло х=3 является решением, хотя при этом значении не определена функция Решение алгебраических уравнений как решать

Две совокупности уравнений

Решение алгебраических уравнений как решать

называются равносильными, если они имеют одно и то же множество корней.

Например, совокупности уравнений

Решение алгебраических уравнений как решать

равносильны — их корнями являются числа 2, —2 и —3.

Преобразования уравнений

При решении уравнений мы переходим от одного уравнения к другому, пока не придем к уравне­нию вида х = а или совокупности уравнений такого вида. Возьмем, например, уравнение

Решение алгебраических уравнений как решать

Прибавляя к обеим частям этого уравнения (—Зх+3) и приводя подобные члены, получаем уравнение

Решение алгебраических уравнений как решать

А теперь умножим обе части уравнения (2) на и получим, что

Решение алгебраических уравнений как решать

В процессе решения этого уравнения мы прибавляли к обеим частям уравнения некоторое алгебраическое выражение (а именно, —Зх+3), умножали обе части уравнения на одно и то же число (а именно, наРешение алгебраических уравнений как решать). Кроме того, мы выполняли тождественные преоб­разования. Заметим, что уравнения (1), (2) и (3) имели одно и толь­ко одно решение х = 2. Таким образом, все проведенные преобра­зования приводили к уравнениям, равносильным первоначальному уравнению (1), имевшим с ним одно и то же решение.

Однако не всегда одинаковые преобразования обеих частей уравнения приводят к уравнению, равносильному первоначальному. Рассмотрим уравнение:

Решение алгебраических уравнений как решать

Его решением является х = 3. Если же мы умножим обе части уравнения на х — 2, то получим уравнение:

Решение алгебраических уравнений как решать

Это уравнение, кроме решения х=3, имеет еще решение х= 2— оно имеет лишний корень по сравнению с (4).

С другой стороны, если мы возьмем уравнение (5), имеющее решения х=2, х=3, и «сократим» его на х — 2 (то есть разделим обе части уравнения на х — 2), то получим уравнение 2х+1= =х+4 с единственным решением х=3. Значит, здесь мы в про­цессе решения потеряли корень х=2.

Не является «безобидным» и прибавление к обеим частям уравнения одного и того же алгебраического выражения. Например, уравнение

Решение алгебраических уравнений как решать

имеет решение х =2. Но если прибавить к обеим частям этого уравнения выражение Решение алгебраических уравнений как решать, то получим уравнение

Решение алгебраических уравнений как решать

для которого х =2 не является решением — обе части этого уравнения не имеют смысла при х=2. Таким образом, произошла по­теря решения.

Эти примеры наглядно показывают, что при преобразовании уравнений необходима осторожносгь — неправильно преобразуя уравнение, мы можем как приобрести лишние решения, так и поте­рять решения данного уравнения. При этом надо иметь в виду, что приобретение лишних решений не столь опасно, как потеря сущест­вующих. Ведь после того, как уравнение решено, можно подставить все найденные решения в заданное уравнение и отобрать те из реше­ний, которые ему удовлетворяют. А потерянные решения восстано­вить уже нельзя.

Из изложенного видно, что, прежде чем решать конкретные ви­ды уравнений, надо познакомиться с общей теорией уравнений, выяснить, какие преобразования приводят к равносильным уравне­ниям, какие дают посторонние решения, а при каких решения мо­гут быть потеряны. Только после этого мы сможем решать урав­нения «с открытыми глазами».

Теоремы о равносильности уравнений

Сформулируем сна­чала условия, при которых одно уравнение является следствием другого уравнения. Потом из этих условий будут получены условия равносильности уравнений.

Теорема:

Если к обеим частям уравнения

Решение алгебраических уравнений как решать

прибавить функцию Решение алгебраических уравнений как решатьимеющую смысл при всех допустимых значениях неизвестного х, то получится новое уравнение

Решение алгебраических уравнений как решать

являющееся следствием данного.

Доказательство:

В самом деле, пусть а—корень уравнения (1). Тогда f(а)=F(а). Но Решение алгебраических уравнений как решатьявляется некоторым числом, так как по условию функция Решение алгебраических уравнений как решатьопределена для всех допустимых значений х и, в частности, при х=а. Прибавим к обеим частям числового равенства f(a)=F(а) число Решение алгебраических уравнений как решать. Получим равенство

Решение алгебраических уравнений как решать

которое показывает, что число а является корнем уравнения (2). Таким обра­зом, всякий корень уравнения (1) является корнем уравнения (2), то есть уравнение (2) является следствием уравнения (1).

Условие, что функция Решение алгебраических уравнений как решатьопределена при всех допустимых значениях х, существенно. Если Решение алгебраических уравнений как решатьне определено при х=а, где а — решение уравния (1), то уравнение (2) не является следствием уравнения (1) и уравнения (1) и (2) неравносильны: х = а является решением для (1), но не является ре­шением для уравнения (2). Примером могут служить уравнения (6) и (7) из п. 5.

Прибавление к обеим частям уравнения одного и того же выражения не может привести к приобретению посторонних корней, если это прибавление не сопровождается приведением подобных членов или иными преобразованиями, меняющими область определения уравнения (например, сокращением дробей). Рассмотрим, например, уравнение

Решение алгебраических уравнений как решать

Если прибавить к обеим частям — Решение алгебраических уравнений как решатьи привести подобные члены, то получим уравнение Зх +1= 9 — х, имеющее решение х = 2. Это решение не принадлежит области определения исходного уравнения и потому не удовлетворяет ему.

Перейдем к вопросу об умножении обеих частей уравнения на одно и то же выражение.

Теорема:

Если обе части уравнения

Решение алгебраических уравнений как решать

умножить на функцию Решение алгебраических уравнений как решать, имеющую смысл при всех допустимых значениях х, то получится новое уравнение

Решение алгебраических уравнений как решать

являющееся следствием уравнения (3).

Доказательство.

Пусть а — корень уравнения (3). Тогда справедливо равенство f(а)=F(а). Умножим обе части этого равенства на число Решение алгебраических уравнений как решать. Мы получим числовое равенство Решение алгебраических уравнений как решатьОно показывает, что а является корнем и уравнения (4). Таким образом, всякий корень уравнения (3) является корнем уравнения (4), то есть (4) — следст­вие (3).

Из доказанных теорем следует, например, что уравнение

Решение алгебраических уравнений как решать

является следствием уравнения

Решение алгебраических уравнений как решать

Действительно, уравнение (5) получается из уравнения (6) прибавлением к обеим частям функции Зх+2 и умножением полученного уравнения на х + 2.

Многочлены определены при всех значениях х. Поэтому прибавление к обеим частям уравнения многочлена, равно как и умножение обеих частей

уравнения на многочлен, приводит к уравнению, являющемуся следствием исходного.

Оговорка о том, что Решение алгебраических уравнений как решатьдолжно иметь смысл при всех допустимых зна­чениях х, существенна для справедливости теоремы 2. Рассмотрим, напри­мер, уравнение

Решение алгебраических уравнений как решать

и умножим обе части этого уравнения на Решение алгебраических уравнений как решатьМы получим уравнение Решение алгебраических уравнений как решатьОно уже не является следствием исходного: уравнение (7) имеет корни 2 и 3, а уравнение Решение алгебраических уравнений как решать— лишь корень 3. При­чиной потери корня явилось то, что функция Решение алгебраических уравнений как решатьне определена при х = 2, а это значение как раз является корнем заданного уравнения.

Докажем теперь теоремы о равносильности уравнений. Чтобы доказать равносильность двух уравнений, надо показать, что пер­ вое из них является следствием второго, а второе — следствием первого.

Теорема:

Если функция Решение алгебраических уравнений как решатьопределена при всех допустимых значениях неизвестного х, то уравнения

Решение алгебраических уравнений как решать

Решение алгебраических уравнений как решать

Доказательство:

Мы уже видели, что при условии теоремы уравнение (9) является следствием уравнения (8). Но уравнение (8) в свою очередь получается из уравнения (9) прибавлением к обеим частям функции — Решение алгебраических уравнений как решатьи приведением подобных членов.

Так как функция Решение алгебраических уравнений как решатьопределена при всех допустимых значениях х, то уравнение (8) является следствием уравнения (9). Тем самым доказано, что уравнения (8) и (9) равносильны.

Из доказанной теоремы вытекает правило перенесения слагае­мых из одной части уравнения в другую: если некоторое слагаемое данного уравнения перенести из одной части в другую, изменив знак этого слагаемого на противоположный, то получится уравнение, равносильное данному.

В самом деле, в силу теоремы 3 уравнения

Решение алгебраических уравнений как решать

Решение алгебраических уравнений как решать

равносильны: уравнение (11) получается путем прибавления функции — Решение алгебраических уравнений как решатьк обеим частям уравнения (10) и приведения подобных членов.

Кратко правило перенесения слагаемых формулируют так: всякое слагаемое можно перенести из одной части уравнения в другую, изменив при этом его знак на противоположный.

Из доказанной теоремы вытекает, что всякое уравнение f(х) =F(х) можно заменить равносильным ему уравнением вида Ф(х) = 0. Для этого достаточно перенести F(х) в левую часть уравнения, заменив знак на противоположный, и положить f(х)— F(х) =Ф (х).

Теорема:

Если функция Решение алгебраических уравнений как решатьопределена для всех допустимых значений х и ни при одном допустимом значении х не обращается в нуль, то уравнения

Решение алгебраических уравнений как решать

Решение алгебраических уравнений как решать

Доказательство:

Мы уже видели (теорема 2), что уравнение (13) является следствием уравнения (12). Докажем, что уравнение (12) в свою очередь является следствием уравнения (13). Уравнение (12) получается из уравнения (13) умножением обеих частей на функцию Решение алгебраических уравнений как решатьТак как по условию функция Решение алгебраических уравнений как решатьопределена для всех допустимых значений х и не обращается при этих значениях в нуль, то функция Решение алгебраических уравнений как решатьтакже опре­делена при всех допустимых значениях х. Поэтому уравнение (12) является следствием уравнения (13), а значит, эти уравнения равносильны.

Из доказанной теоремы вытекает, например, что уравнения

Решение алгебраических уравнений как решать

равносильны в области действительных чисел. В самом деле, урав­нение (15) получается из уравнения (14) умножением на функцию Решение алгебраических уравнений как решать, а эта функция всюду определена и не обращается в нуль при действительных значениях х.

Решение алгебраических уравнений как решать

Решение алгебраических уравнений как решать

не являются равносильными — второе получается из первого умножением на функцию Решение алгебраических уравнений как решать, а эта функция обращается в нуль при х = ± 1. Поэтому второе уравнение, кроме корня Решение алгебраических уравнений как решатьудовлетворяющего и первому уравнению, имеет еще и корни Решение алгебраических уравнений как решатьРешение алгебраических уравнений как решать

Уравнения (12) и (13) могут быть неравносильными и в том случае, когда множитель Решение алгебраических уравнений как решатьтеряет смысл при некоторых допустимых значениях неизвестного. Например, уравнения

Решение алгебраических уравнений как решать

Решение алгебраических уравнений как решать

неравносильны: множитель Решение алгебраических уравнений как решатьтеряет смысл при х = 2, а x = 2 как раз является корнем уравнения Решение алгебраических уравнений как решать

Если в ходе решения уравнения приходилось умножать обе части этого уравнения на выражение Решение алгебраических уравнений как решать, содержащее неизвестное, то надо проверить две вещи: а) Не обращается ли Решение алгебраических уравнений как решатьв нуль при допустимых значениях не­ известного? б) Не теряет ли Решение алгебраических уравнений как решатьсмысл при некоторых допустимых значениях неизвестного?

В первом случае среди найденных корней могут оказаться посторонние корни, и надо проверить все найденные корни, удов­летворяют ли они первоначально заданному уравнению. Во вто­ром же случае возможна потеря корней, и мы должны подставить в заданное уравнение значения неизвестного, при которых теряет смысл Решение алгебраических уравнений как решать— среди этих значений могут оказаться потерянные в ходе решения корни уравнения.

Из теоремы 4 непосредственно вытекает справедливость утверждения: если обе части уравнения умножить на произвольное отлич­ное от нуля число, то получим уравнение, равносильное данному.

Это утверждение кратко формулируют так: обе части уравнения можно умножать на произвольное отличное от нуля число.

Видео:ПОСМОТРИ это видео, если хочешь решить систему линейных уравнений! Метод ПодстановкиСкачать

ПОСМОТРИ это видео, если хочешь решить систему линейных уравнений! Метод Подстановки

Уравнения с одним неизвестным

Алгебраические уравнения с одним неизвестным:

Рациональным алгебраическим уравнением с одним неизвестным называют уравнение вида

Решение алгебраических уравнений как решать

где R(х) — алгебраическая дробь относительно х. К такому виду можно в силу теорем 3 и 5, привести любое уравнение Решение алгебраических уравнений как решатьРешение алгебраических уравнений как решать— алгебраические дроби. Например, уравнение

Решение алгебраических уравнений как решать

является рациональным алгебраическим. В дальнейшем мы будем называть такие уравнения просто алгебраическими.

Применяя теоремы о равносильности уравнений, можно заменить каждое уравнение вида (1) равносильным ему уравнением вида:

Решение алгебраических уравнений как решать

где f(x)— многочлен от х. Для этого надо записать дробь R(x) в ви­де отношения двух многочленов. Мы получим уравнение:

Решение алгебраических уравнений как решать

где f(х) и Решение алгебраических уравнений как решать— многочлены от х. Но дробь может равняться нулю лишь в случае, когда равен нулю ее числитель. Поэтому решение уравнения (1) сводится к решению уравнения f(x)=0, где f(х) — многочлен от х. При этом нужно иметь в виду, что решениями уравнения (1) являются лишь те корни уравнения (2), при которых дробь R(x) имеет смысл (то есть Решение алгебраических уравнений как решатьотлично от нуля).

Пример:

Решение алгебраических уравнений как решать

Перенесем Решение алгебраических уравнений как решатьв левую часть уравнения и приведем получившуюся сумму к общему знаменателю. Получим уравнение:

Решение алгебраических уравнений как решать

Приравнивая нулю числитель этой дроби, получаем уравнение х—2=0, корнем которого является число х=2. Однако при x=2 дробь Решение алгебраических уравнений как решатьне определена. Поэтому заданное уравне­ние корней не имеет.

Метод разложения на множители

Рассмотрим некоторые методы решения алгебраических уравнений, а также отдельные виды таких уравнений.

Выше было сказано, что при решении уравнения его заменяют другими уравнениями или совокупностями уравнений, равносильными заданному, но более простыми

Рассмотрим следующий пример. Пусть надо решить уравнение:

Решение алгебраических уравнений как решать

Мы знаем, что произведение может равняться нулю тогда и только тогда, когда хоть один из его сомножителей равен нулю. Поэтому, чтобы решить уравнение (1), надо найти все значения, при кототых хоть один из сомножителей равен нулю. А это все равно, что решить совокупность уравнений

Решение алгебраических уравнений как решать

Решая ее, находим для х значения Решение алгебраических уравнений как решатьи 6. Они и дают корни уравнения (1).

Метод, примененный для решения уравнения (1), в общем виде формулируется так.

Теорема:

Если функции Решение алгебраических уравнений как решатьопределены на некотором множестве М, то на этом множестве уравнение

Решение алгебраических уравнений как решать

равносильно совокупности уравнений

Решение алгебраических уравнений как решать

Доказательство:

Пусть а — одно из решений совокупности (3). Это означает, что а является корнем одного из уравнений этой совокуп­ности, например, уравнения Решение алгебраических уравнений как решатьа все остальные функции Решение алгебраических уравнений как решатьопреде­лены при х = а. Но тогда

Решение алгебраических уравнений как решать

так как один из сомножителей Решение алгебраических уравнений как решатьравен нулю. Следовательно, любое решение совокупности (3) является корнем уравнения (2).

Наоборот, пусть а — корень уравнения (2). Тогда f (а)=0, то есть Решение алгебраических уравнений как решатьНо произведение равно нулю лишь в случае, когда хоть один из сомножителей равен нулю. Поэтому хотя бы одно из чисел Решение алгебраических уравнений как решатьравно нулю. Это означает, что а является корнем хотя бы одного из уравнений Решение алгебраических уравнений как решатьто есть одним из решений совокупно­сти уравнений (3).

Пример:

Решение алгебраических уравнений как решать

Левая часть этого уравнения разлагается на множители следующим образом:

Решение алгебраических уравнений как решать

Отсюда следует, что уравнение (4) равносильно совокупности уравнений:

Решение алгебраических уравнений как решать

Решая уравнения этой совокупности, получаем корни урав­нения (4):

Решение алгебраических уравнений как решать

Решение алгебраических уравнений как решать

Решение алгебраических уравнений как решать

не равносильны, так как при х = 0 функция Решение алгебраических уравнений как решатьне определена. На множестве же Решение алгебраических уравнений как решатьони равносильны.

В некоторых случаях разложение на множители связано с искусственными преобразованиями. Рассмотрим, например, уравне­ние:

Решение алгебраических уравнений как решать

Нетрудно заметить, что

Решение алгебраических уравнений как решать

Поэтому уравнение (б) можно записать в виде:

Решение алгебраических уравнений как решать

Таким образом, все свелось к решению совокупности двух квадратных уравнений:

Решение алгебраических уравнений как решать

Решая их, находим корни уравнения (6):

Решение алгебраических уравнений как решать

Метод введения нового неизвестного

Наряду с методом разложения на множители часто применяется другой метод — введе­ние нового неизвестного.

Рассмотрим следующий пример:

Решение алгебраических уравнений как решать

Если раскрыть скобки, то получится уравнение четвертой степени, решить которое довольно сложно. Мы поступим иначе. Обозначим Решение алгебраических уравнений как решатьчерез r. Тогда Решение алгебраических уравнений как решать

Поэтому уравнение (1) после введения нового неизвестного z принимает вид

Решение алгебраических уравнений как решать

Решая это квадратное уравнение, получаем, что его корни равны: Решение алгебраических уравнений как решать

Но Решение алгебраических уравнений как решатьПоэтому х удовлетворяет или уравнению Решение алгебраических уравнений как решатьили уравнению Решение алгебраических уравнений как решатьто есть совокупности уравнений:

Решение алгебраических уравнений как решать

Решая ее, получаем:

Решение алгебраических уравнений как решать

Метод, примененный для решения уравнения (1), в общем виде заключается в следующем.

Пусть дано уравнение F(х)=0 и пусть функцию F(х) можно представить в виде Решение алгебраических уравнений как решатьтак что уравнение F (х)=0 записывается в виде

Решение алгебраических уравнений как решать

Введем новое неизвестное z, положив Решение алгебраических уравнений как решатьТогда вместо уравнения (1) получаем уравнение относительно Решение алгебраических уравнений как решатьДока­жем следующую теорему.

Теорема:

Если а — один из корней уравнения f(z) = 0, а b — один из корней уравнения Решение алгебраических уравнений как решатьто b является одним из корней уравнения F(х)=0, где Решение алгебраических уравнений как решать. Обратно, если b — корень уравнения F(х)=0, то Решение алгебраических уравнений как решать— один из корней уравнения f(z)= 0 .

Доказательство. Пусть b — корень уравнения Решение алгебраических уравнений как решатьгде а — корень уравнения f (z)=0; f(а) =0. Тогда Решение алгебраических уравнений как решатьи потому

Решение алгебраических уравнений как решать

Таким образом, b удовлетворяет уравнению F (х) = 0.

Обратно, пусть b — корень уравнения F(х)=0 и Решение алгебраических уравнений как решатьТогда

Решение алгебраических уравнений как решать

Следовательно, а — корень уравнения f(z)=0. Теорема доказана.

Из доказанной теоремы следует, что решение уравнения вида Решение алгебраических уравнений как решать Решение алгебраических уравнений как решатьсводится к следующему: сначала находят корни Решение алгебраических уравнений как решатьуравнения f(z) =0; после этого надо решить все уравнения Решение алгебраических уравнений как решатьСовокупность корней этих уравнений и дает решение уравнения (2).

Биквадратные уравнения

Метод замены неизвестного при­ меняется для решения уравнений вида

Решение алгебраических уравнений как решать

Такие уравнения называют биквадратными. Чтобы решить уравнение (1), положим Решение алгебраических уравнений как решатьТогда получим квадратное уравнение:

Решение алгебраических уравнений как решать

Его корнями являются числа:

Решение алгебраических уравнений как решать

Поэтому корни уравнения (1) получаются путем решения уравнений Решение алгебраических уравнений как решатьЗначит, мы получаем четыре корня для уравнения (1)

Решение алгебраических уравнений как решать

Четыре корня возникают при различных комбинациях знаков:

Решение алгебраических уравнений как решать

При решении биквадратных уравнений (как и при решении квадратных уравнений) иногда приходится извлекать квадратные корни из отрицательных чисел. Это приводит к так называемым комплексным числам, которые будут изучены в главе V.

Пример. Решить уравнение

Решение алгебраических уравнений как решать

Полагая Решение алгебраических уравнений как решатьполучаем квадратное уравнение:

Решение алгебраических уравнений как решать

Его корнями являются числа Решение алгебраических уравнений как решатьЗначит, корни урав­нения (8) имеют вид:

Решение алгебраических уравнений как решать

Возвратные уравнения 3-й и 4-й степеней

Многочлен n-й степени

Решение алгебраических уравнений как решать

называется возвратным, если его коэффициенты, одинаково уда­ ленные от начала и от конца, равны между собой. Иными словами, коэффициенты возвратного многочлена n-й степени удовлетворяют условию Решение алгебраических уравнений как решать

Алгебраическое уравнение вида f(х)=0, где f(х) — возврат­ный многочлен, называют возвратным уравнением. Примерами та­ких уравнений являются:

Решение алгебраических уравнений как решать

Рассмотрим решение возвратных уравнений третьей и четвер­той степеней. Возвратное уравнение третьей степени имеет вид:

Решение алгебраических уравнений как решать

Группируя члены, разложим выражение в левой части уравнения на множители:

Решение алгебраических уравнений как решать

Отсюда видно, что одним из корней уравнения (1) является х=—1 . Два других корня получаются путем решения квадратного уравнения

Решение алгебраических уравнений как решать

Пример:

Решение алгебраических уравнений как решать

Разлагая левую часть уравнения на множители, получаем:

Решение алгебраических уравнений как решать

Корни квадратного уравнения Решение алгебраических уравнений как решатьравны Решение алгебраических уравнений как решатьПоэтому корнями заданного уравнения являются числа Решение алгебраических уравнений как решатьРешение алгебраических уравнений как решать

Приведем пример задачи, сводящейся к разобранному типу уравнений.

Задача:

Из квадратного листа жести со стороной а см вы­резают по углам четыре квадратика со стороной х см и делают из получившейся фигуры коробку. При каком значении х объем коробки равен Решение алгебраических уравнений как решать?

Решение:

Основанием коробки является квадрат со сторо­ной а-2x, а ее высота равна х. Значит, объем коробки равен Решение алгебраических уравнений как решатьПо условию имеем уравнение:

Решение алгебраических уравнений как решать

Решение алгебраических уравнений как решать

Положим Решение алгебраических уравнений как решать. Мы получим для z уравнение

Решение алгебраических уравнений как решать

Разлагая на множители, получаем

Решение алгебраических уравнений как решать

Поэтому корни нашего уравнения равны

Решение алгебраических уравнений как решать

Решение алгебраических уравнений как решать

Из условия задачи следует, что Решение алгебраических уравнений как решатьПоэтому Решение алгебраических уравнений как решатьне удовлетворяет условию. Итак, либо Решение алгебраических уравнений как решать, либо Решение алгебраических уравнений как решать

Теперь рассмотрим возвратное уравнение 4-й степени:

Решение алгебраических уравнений как решать

Так как Решение алгебраических уравнений как решатьто х=0 не является корнем этого уравнения. Поэтому если разделить обе части уравнения (2) на Решение алгебраических уравнений как решатьто получим равносильное уравнение:

Решение алгебраических уравнений как решать

Введем новое неизвестное z, положив Решение алгебраических уравнений как решать. Так как Решение алгебраических уравнений как решатьРешение алгебраических уравнений как решать

Следовательно, уравнение (3) превращается в квадратное уравнение отно­сительно z

Решение алгебраических уравнений как решать

Решив это уравнение, найдем его корни Решение алгебраических уравнений как решатьЧтобы найти х, остается решить совокупность уравнений:

Решение алгебраических уравнений как решать

Она сводится к совокупности квадратных уравнений:

Решение алгебраических уравнений как решать

Пример. Решить уравнение

Решение алгебраических уравнений как решать

Перепишем это уравнение в виде

Решение алгебраических уравнений как решать

и введем новое неизвестное Решение алгебраических уравнений как решать. Получим уравнение:

Решение алгебраических уравнений как решать

Решение алгебраических уравнений как решать

Решая его, находим: Решение алгебраических уравнений как решать. Чтобы найти корни уравнения (4), надо решить уравнения:

Решение алгебраических уравнений как решать

Из них получаем:

Решение алгебраических уравнений как решать

Наряду с уравнениями вида (1) и (2) рассматривают так называемые кососимметричные уравнения, или, иначе, возвратные уравнения второго рода. При n=4 они имеют вид:

Решение алгебраических уравнений как решать

Это уравнение сводится к

Решение алгебраических уравнений как решать

После этого вводят новое неизвестное по формуле Решение алгебраических уравнений как решать. Так как Решение алгебраических уравнений как решатьто уравнение (6) сводится к квадратному уравнению Решение алгебраических уравнений как решатьДальнейшее решение ведется так же, как и для обычных возвратных уравнений.

Решение заданий и задач по предметам:

Дополнительные лекции по высшей математике:

Решение алгебраических уравнений как решать

Решение алгебраических уравнений как решать Решение алгебраических уравнений как решать Решение алгебраических уравнений как решать Решение алгебраических уравнений как решать Решение алгебраических уравнений как решать Решение алгебраических уравнений как решать Решение алгебраических уравнений как решать Решение алгебраических уравнений как решать Решение алгебраических уравнений как решать Решение алгебраических уравнений как решать Решение алгебраических уравнений как решать Решение алгебраических уравнений как решать Решение алгебраических уравнений как решать Решение алгебраических уравнений как решать Решение алгебраических уравнений как решать Решение алгебраических уравнений как решать Решение алгебраических уравнений как решать Решение алгебраических уравнений как решать Решение алгебраических уравнений как решать Решение алгебраических уравнений как решать Решение алгебраических уравнений как решать Решение алгебраических уравнений как решать Решение алгебраических уравнений как решать Решение алгебраических уравнений как решать Решение алгебраических уравнений как решать Решение алгебраических уравнений как решать Решение алгебраических уравнений как решать Решение алгебраических уравнений как решать Решение алгебраических уравнений как решать Решение алгебраических уравнений как решать Решение алгебраических уравнений как решать Решение алгебраических уравнений как решать Решение алгебраических уравнений как решать Решение алгебраических уравнений как решать Решение алгебраических уравнений как решать Решение алгебраических уравнений как решать Решение алгебраических уравнений как решать Решение алгебраических уравнений как решать Решение алгебраических уравнений как решать Решение алгебраических уравнений как решать Решение алгебраических уравнений как решать Решение алгебраических уравнений как решать Решение алгебраических уравнений как решать Решение алгебраических уравнений как решать Решение алгебраических уравнений как решать Решение алгебраических уравнений как решать Решение алгебраических уравнений как решать Решение алгебраических уравнений как решать Решение алгебраических уравнений как решать Решение алгебраических уравнений как решать Решение алгебраических уравнений как решать Решение алгебраических уравнений как решать Решение алгебраических уравнений как решать

Образовательный сайт для студентов и школьников

Копирование материалов сайта возможно только с указанием активной ссылки «www.lfirmal.com» в качестве источника.

© Фирмаль Людмила Анатольевна — официальный сайт преподавателя математического факультета Дальневосточного государственного физико-технического института

🌟 Видео

Как решать уравнения с модулем или Математический торт с кремом (часть 1) | МатематикаСкачать

Как решать уравнения с модулем или Математический торт с кремом (часть 1) | Математика

Решение системы линейных уравнений графическим методом. 7 класс.Скачать

Решение системы линейных уравнений графическим методом. 7 класс.

Решение уравнений, 6 классСкачать

Решение уравнений, 6 класс

Решение системы уравнений методом ГауссаСкачать

Решение системы уравнений методом Гаусса

9 класс, 11 урок, Методы решения систем уравненийСкачать

9 класс, 11 урок, Методы решения систем уравнений

Как решать уравнения с дробью? #shortsСкачать

Как решать уравнения с дробью? #shorts

Математика без Ху!ни. Метод Гаусса.Скачать

Математика без Ху!ни. Метод Гаусса.
Поделиться или сохранить к себе: