Виды уравнений высшая математика сложные

Математика

52. Более сложные примеры уравнений.
Пример 1 .

5/(x – 1) – 3/(x + 1) = 15/(x 2 – 1)

Общий знаменатель есть x 2 – 1, так как x 2 – 1 = (x + 1)(x – 1). Умножим обе части этого уравнения на x 2 – 1. Получим:

Виды уравнений высшая математика сложные

или, после сокращения,

5(x + 1) – 3(x – 1) = 15

5x + 5 – 3x + 3 = 15

Рассмотрим еще уравнение:

5/(x-1) – 3/(x+1) = 4(x 2 – 1)

Решая, как выше, получим:

5(x + 1) – 3(x – 1) = 4
5x + 5 – 3x – 3 = 4 или 2x = 2 и x = 1.

Посмотрим, оправдываются ли наши равенства, если заменить в каждом из рассмотренных уравнений x найденным числом.

Для первого примера получим:

Виды уравнений высшая математика сложные

Видим, что здесь нет места никаким сомнениям: мы нашли такое число для x, что требуемое равенство оправдалось.

Для второго примера получим:

5/(1-1) – 3/2 = 15/(1-1) или 5/0 – 3/2 = 15/0

Здесь возникают сомнения: мы встречаемся здесь с делением на нуль, которое невозможно. Если в будущем нам удастся придать определенный, хотя бы и косвенный, смысл этому делению, то тогда мы можем согласиться с тем, что найденное решение x – 1 удовлетворяет нашему уравнению. До этой же поры мы должны признать, что наше уравнение вовсе не имеет решения, имеющего прямой смысл.

Подобные случаи могут иметь место тогда, когда неизвестное входит как-либо в знаменатели дробей, имеющихся в уравнении, причем некоторые из этих знаменателей, при найденном решении, обращаются в нуль.

(x + 3)/(x – 1) = (2x + 3)/(2x – 2)

Можно сразу видеть, что данное уравнение имеет форму пропорции: отношение числа x + 3 к числу x – 1 равно отношению числа 2x + 3 к числу 2x – 2. Пусть кто-либо, в виду такого обстоятельства, решит применить сюда для освобождения уравнения от дробей основное свойство пропорции (произведение крайних членов равно произведению средних). Тогда он получит:

(x + 3) (2x – 2) = (2x + 3) (x – 1)

2x 2 + 6x – 2x – 6 = 2x 2 + 3x – 2x – 3.

Здесь может возбудить опасения, что мы не справимся с этим уравнением, то обстоятельство, что в уравнение входят члены с x 2 . Однако, мы можем от обеих частей уравнения вычесть по 2x 2 — от этого уравнение не нарушится; тогда члены с x 2 уничтожатся, и мы получим:

6x – 2x – 6 = 3x – 2x – 3

Перенесем неизвестные члены влево, известные вправо — получим:

Вспоминая данное уравнение

(x + 3)/(x – 1) = (2x + 3)/(2x – 2)

мы сейчас же подметим, что найденное значение для x (x = 1) обращает в нуль знаменателей каждой дроби; от такого решения мы, пока не рассмотрели вопроса о делении на нуль, должны отказаться.

Если мы подметим еще, что применение свойства пропорции усложнило дело и что можно было бы получить более простое уравнение, умножая обе части данного на общий знаменатель, а именно на 2(x – 1) — ведь 2x – 2 = 2 (x – 1), то получим:

2(x + 3) = 2x – 3 или 2x + 6 = 2x – 3 или 6 = –3,

Это обстоятельство указывает, что данное уравнение не имеет таких, имеющих прямой смысл решений, которые не обращали бы знаменателей данного уравнения в нуль.
Решим теперь уравнение:

(3x + 5)/(x – 1) = (2x + 18)/(2x – 2)

Умножим обе части уравнения 2(x – 1), т. е. на общий знаменатель, получим:

Найденное решение не обращает в нуль знаменатель и имеет прямой смысл:

Виды уравнений высшая математика сложныеили 11 = 11

Если бы кто-либо, вместо умножения обеих частей на 2(x – 1), воспользовался бы свойством пропорции, то получил бы:

(3x + 5)(2x – 2) = (2x + 18)(x – 1) или
6x 2 + 4x – 10 = 2x 2 + 16x – 18.

Здесь уже члены с x 2 не уничтожались бы. Перенеся все неизвестные члены в левую часть, а известные в правую, получили бы

Это уравнение мы теперь решить не сумеем. В дальнейшем мы научимся решать такие уравнения и найдем для него два решения: 1) можно взять x = 2 и 2) можно взять x = 1. Легко проверить оба решения:

1) 2 2 – 3 · 2 = –2 и 2) 1 2 – 3 · 1 = –2

Если мы вспомним начальное уравнение

(3x + 5) / (x – 1) = (2x + 18) / (2x – 2),

то увидим, что теперь мы получим оба его решения: 1) x = 2 есть то решение, которое имеет прямой смысл и не обращает знаменателя в нуль, 2) x = 1 есть то решение, которое обращает знаменателя в нуль и не имеет прямого смысла.

Виды уравнений высшая математика сложные

Найдем общего знаменателя дробей, входящих в это уравнение, для чего разложим на множители каждого из знаменателей:

1) x 2 – 5x + 6 = x 2 – 3x – 2x + 6 = x(x – 3) – 2(x – 3) = (x – 3)(x – 2),

2) x 2 – x – 2 = x 2 – 2x + x – 2 = x (x – 2) + (x – 2) = (x – 2)(x + 1),

3) x 2 – 2x – 3 = x 2 – 3x + x – 3 = x (x – 3) + (x – 3) = (x – 3) (x + 1).

Общий знаменатель равен (x – 3)(x – 2)(x + 1).

Умножим обе части данного уравнения (а его мы теперь можем переписать в виде:

Виды уравнений высшая математика сложные

на общего знаменателя (x – 3) (x – 2) (x + 1). Тогда, после сокращения каждой дроби получим:

3(x + 1) – 2(x – 3) = 2(x – 2) или
3x + 3 – 2x + 6 = 2x – 4.

Это решение имеет прямой смысл: оно не обращает в нуль ни одного из знаменателей.

Если бы мы взяли уравнение:

Виды уравнений высшая математика сложные

то, поступая совершенно так же, как выше, получили бы

3(x + 1) – 2(x – 3) = x – 2

3x + 3 – 2x + 6 = x – 2

3x – 2x – x = –3 – 6 – 2,

откуда получили бы

что невозможно. Это обстоятельство показывает, что нельзя найти для последнего уравнения решения, имеющего прямой смысл.

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

Видео:Лекция 23. Виды уравнений прямой на плоскости.Скачать

Лекция 23. Виды уравнений прямой на плоскости.

Об уравнениях высших степеней

Виды уравнений высшая математика сложные

Как правило в физике, информатике и экономике мы сталкиваемся с простейшими линейными, или дробно-рациональными уравнениями, реже с квадратными. А что до уравнений третьей и четвёртой степени? Если вам интересно, то прошу под кат.

Для начала рассмотрим понятие уравнения высшей степени. Уравнением высшей степени, называется уравнение вида:

Виды уравнений высшая математика сложные
В этой статье я рассмотрю:

1. Кубические уравнения.
2. Возвратные кубические.
3. Применение схемы Горнера и теоремы Безу.
4. Возвратные биквадратные уравнения.

Видео:Задание 9 на ОГЭ по математике 2023 / Разбираем все типы уравнений за 5 минут!Скачать

Задание 9 на ОГЭ по математике 2023 / Разбираем все типы уравнений за 5 минут!

Кубические уравнения

Кубические уравнения, это уравнения, в которых у неизвестной при старшем члене степень равна 3. Кубические уравнения имеют следующий вид:

Виды уравнений высшая математика сложные

Решать такие уравнения можно по разному, однако мы воспользуемся знаниями базовой школы, и решим кубическое уравнение методом группировки:

Виды уравнений высшая математика сложные

В данном примере используется метод группировки, группируем первые два и последние два члена, получая равные скобки, снова выносим, получая уравнение из двух скобок.

Произведение равно нулю тогда, и только тогда, если хотя бы один из множителей равен нулю, на основании этого мы каждый множитель (скобку) приравниваем к нулю, получая неполное квадратное и линейное уравнения.

Также стоит отметить, что максимальное количество корней уравнения, равно степени неизвестной при главном члене, так в кубическом уравнении может быть не более трёх корней, в биквадратном (4-ой степени) не более четырёх корней и. т. д.

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

Возвратные кубические уравнения

Возвратные кубические уравнения имеют вид:

Виды уравнений высшая математика сложные

Возвратными они называются потому что коэффициенты будут зеркально повторяться. Подобные уравнения тоже решаются школьными методами, но чуть хитрее:

Виды уравнений высшая математика сложные

Сначала производится группировка, потом при помощи формул сокращённого умножения мы раскладываем получаемое на множители. Снова получаем 2 равные скобки, «выносим их». Получаем два множителя (скобки) и решаем их как два различных уравнения.

Видео:Уравнения прямой на плоскости | Векторная алгебраСкачать

Уравнения прямой на плоскости | Векторная алгебра

Теорема Безу и схема Горнера

Теорема Безу была открыта, как ни удивительно, Этьеном Безу, французским математиком, занимавшимся в основном алгеброй. Теорему Безу, можно сформулировать следующим образом:

Виды уравнений высшая математика сложные

Давайте разберёмся. P(x) — это какой-либо многочлен от x, (x — a) — это двучлен в котором a — это один из целых корней уравнения, который мы находим среди делителей свободного члена.

Три точки, это оператор обозначающий что одно выражение делится на другое. Из этого следует что найдя хотя бы один корень данного уравнения, мы сможем применить к нему эту теорему. Но зачем нужна эта теорема, каково её действие? Теорема Безу — это универсальный инструмент, если вы хотите понизить степень многочлена. Например, при её помощи, кубическое уравнение, можно превратить в квадратное, биквадратное, в кубическое и т. д.

Но одно дело понять, а как поделить? Можно конечно, делить и в столбик, однако этот метод доступен далеко не всем, да и вероятность ошибиться очень высока. Поэтому есть и иной путь, это схема Горнера. Её работу я поясню на примере. Предположим:

Виды уравнений высшая математика сложные

И так, нам дан многочлен, и мы возможно заранее нашли один из корней. Теперь мы рисуем небольшую табличку из 6 столбцов и 2 строк, в каждый столбец первой строки (кроме первого), мы вносим коэффициенты уравнения. А в первый столбец 2 строки мы вносим значение a (найденный корень). Потом первый коэффициент, в нашем случае 5, мы просто сносим вниз. Значения последующих столбиков мы рассчитываем так:

Виды уравнений высшая математика сложные

(Картинка позаимствована здесь)
Далее поступаем точно так же и с остальными столбцами. Значение последнего столбца (2 строки) будет остатком от деления, в нашем случае 0, если получается число отличное от 0, значит надо избрать другой подход. Пример для кубического уравнения:

Виды уравнений высшая математика сложные

Видео:Матан за час. Шпаргалка для первокурсника. Высшая математикаСкачать

Матан за час. Шпаргалка для первокурсника. Высшая математика

Возвратные биквадратные уравнения

Выше мы так же рассматривали возвратные кубические уравнения, а теперь разберём биквадратные. Их общий вид:

Виды уравнений высшая математика сложные

В отличие от кубического возвратного уравнения, в биквадратном пары, относительно коэффициентов, есть не у всех, однако в остальном они очень схожи. Вот алгоритм решения таких уравнений:

Виды уравнений высшая математика сложные

Как видно, решать такие уравнения совсем не просто. Но я всё равно разберу и этот случай. Начинается решение с деления всего уравнения на x^2. Далее мы группируем, здесь я специально ввёл дополнительную строку для ясности. После этого мы совершаем хитрость, и вводим в первую скобку 2, которую мы сначала прибавляем, а после вычитаем, сумма всё равно не изменится, зато теперь мы можем свернуть эту скобку в квадрат суммы.

Уберём -2 из скобки, предварительно домножив его на a, после чего вводим новую переменную, t и получаем квадратное уравнение.

А теперь перейдём к примеру:

Виды уравнений высшая математика сложные

Основная часть так же как и в обобщённом алгоритме, делим на x^2, группируем, сворачиваем в полный квадрат, выполняем подстановку переменной и решаем квадратное уравнение. После этого полученные корни подставляем обратно, и решаем ещё 2 квадратных уравнения (с умножением на x).

Видео:Производная: секретные методы решения. Готовимся к ЕГЭ | Математика TutorOnlineСкачать

Производная: секретные методы решения. Готовимся к ЕГЭ | Математика TutorOnline

Область применения

В виду своей громоздкости и специфичности уравнения высших степеней редко находят себе применение. Однако примеры всё же есть, уравнение Пуассона для адиабатических процессов в Физике.

Видео:Математика Без Ху!ни. Производная сложной функции.Скачать

Математика Без Ху!ни. Производная сложной функции.

Алгебраические уравнения в математике с примерами решения и образцами выполнения

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

Виды уравнений высшая математика сложные

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

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

Делимость многочлена

Делимость многочлена, целого относительно х, на разность xа.

Теорема Безу:

Многочлен, целый относительно х:
Виды уравнений высшая математика сложные,
при делении на разность х — а (где а есть произвольное число, положительное или отрицательное) даёт остаток
Виды уравнений высшая математика сложные
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.
Виды уравнений высшая математика сложные
что и требовалось доказать.

Следствие:

Так как x+α=x— (—а), то, применяя доказанную теорему к сумме х+а, найдём:
многочлен Виды уравнений высшая математика сложные

при делении на сумму x+α даёт в остатке число, равное
Виды уравнений высшая математика сложные
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
Виды уравнений высшая математика сложные
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
Виды уравнений высшая математика сложные
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 Виды уравнений высшая математика сложныена Виды уравнений высшая математика сложные. 1) Разность одинаковых степеней двух чисел делится на разность тех же чисел, так как Виды уравнений высшая математика сложныепри делении на х—а даёт остаток Виды уравнений высшая математика сложные, т. е. 0.

2) Сумма одинаковых степеней двух чисел не делится на разность этих чисел, так как Виды уравнений высшая математика сложныепри делении на х—а даёт остаток Виды уравнений высшая математика сложные, а не 0.

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

4) Сумма одинаковых нечётных степеней двух чисел делится, а чётных не делится на сумму этих чисел, так как. при делении суммы Виды уравнений высшая математика сложныена x+α остаток равен Виды уравнений высшая математика сложныечто при m нечётном равно 0, а при m чётном составляет Виды уравнений высшая математика сложные.

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 Виды уравнений высшая математика сложныена Виды уравнений высшая математика сложные. Если произведём деление двучлена Виды уравнений высшая математика сложныена двучлен х—а, то в частном получим многочлен:
Виды уравнений высшая математика сложные
(остатки при этом делении идут в такой последовательности: 1-й остаток Виды уравнений высшая математика сложные, 2-й остаток Виды уравнений высшая математика сложные, 3-й остаток Виды уравнений высшая математика сложные,…, m-й остаток Виды уравнений высшая математика сложные).

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 Виды уравнений высшая математика сложныена x + a при m чётном или при делении Виды уравнений высшая математика сложныена 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:18+ Математика без Ху!ни. Дифференциальные уравнения.Скачать

18+ Математика без Ху!ни. Дифференциальные уравнения.

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:
Виды уравнений высшая математика сложные
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:КАК СПИСАТЬ СЛОЖНЫЕ УРАВНЕНИЯ ПО МАТЕМАТИКЕ, ЕСЛИ ИХ НЕТ В ИНТЕРНЕТЕ? #shortsСкачать

КАК СПИСАТЬ СЛОЖНЫЕ УРАВНЕНИЯ ПО МАТЕМАТИКЕ, ЕСЛИ ИХ НЕТ В ИНТЕРНЕТЕ? #shorts

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
Виды уравнений высшая математика сложные(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:
Виды уравнений высшая математика сложные(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:
Виды уравнений высшая математика сложные(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 Виды уравнений высшая математика сложные
равна Виды уравнений высшая математика сложные, а произведение корней равно Виды уравнений высшая математика сложные(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:11. Прямая в пространстве и ее уравненияСкачать

11. Прямая в пространстве и ее уравнения

Методы решения целых алгебраических уравнений

Разложение на множители

Часть целых алгебраических уравнений Виды уравнений высшая математика сложные(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 Виды уравнений высшая математика сложные

Решение:

Виды уравнений высшая математика сложные

Из 1-го уравнения находим корни Виды уравнений высшая математика сложные, а второе не имеет решений.

Пример:

Найти все положительные корни уравнения

Виды уравнений высшая математика сложные

Решение:

Виды уравнений высшая математика сложные

Покажем, что второе уравнение в совокупности не имеет положительных решений. Действительно, рассмотрим функцию Виды уравнений высшая математика сложныеЕё производная Виды уравнений высшая математика сложныепри всех действительных x, так как Виды уравнений высшая математика сложныеСледовательно, функция всюду монотонно возрастает, при этом y(0) = 5 . Отсюда следует, что при x > 0 её график не пересекает оси абсцисс.

Ответ: Виды уравнений высшая математика сложные

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

Виды уравнений высшая математика сложные

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

Виды уравнений высшая математика сложные

Пример:

Решить уравнение Виды уравнений высшая математика сложные

Решение:

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

Виды уравнений высшая математика сложные

Решая уравнение Виды уравнений высшая математика сложные, находим ещё два корняВиды уравнений высшая математика сложные

Эта ссылка возможно вам будет полезна:

Пример:

Решить уравнение Виды уравнений высшая математика сложныеВиды уравнений высшая математика сложныеВиды уравнений высшая математика сложные

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

Виды уравнений высшая математика сложные

причём все коэффициенты Виды уравнений высшая математика сложныеалгебраического многочлена Виды уравнений высшая математика сложныеявляются 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 Виды уравнений высшая математика сложные(их конечное число, однако если этот коэффициент содержит слишком много делителей, то это затрудняет поиск корней в уравнении). Обозначим, например, эти делители через Виды уравнений высшая математика сложные. Во-вторых, следует найти все натуральные делители старшего коэффициента уравнения Виды уравнений высшая математика сложные. Обозначим эти делители через Виды уравнений высшая математика сложные. В-третьих, надо составить всевозможные дроби вида Виды уравнений высшая математика сложные. Наконец, перебирая по очереди все такие дроби, проверить, является ли в действительности каждая из них корнем данного уравнения. Найдя таким образом первый корень Виды уравнений высшая математика сложные, вы или сразу понижаете степень уравнения делением многочлена Виды уравнений высшая математика сложныена разность Виды уравнений высшая математика сложные, (причём в силу следствия из теоремы Безу Виды уравнений высшая математика сложныеобязательно разделится нацело на этот линейный двучлен) и получаете некоторый многочлен Виды уравнений высшая математика сложныестепени 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 Виды уравнений высшая математика сложныеимеет 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 Виды уравнений высшая математика сложныеПодставим их поочерёдно в уравнение.

Виды уравнений высшая математика сложные

Ответ: Виды уравнений высшая математика сложные

Метод неопределённых коэффициентов

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

Виды уравнений высшая математика сложные

Суть метода состоит в том, что многочлен Виды уравнений высшая математика сложныев левой части уравнения представляется в виде произведения линейных Виды уравнений высшая математика сложныеи(или) квадратичных Виды уравнений высшая математика сложныесомножителей с неизвестными (неопределёнными) коэффициентами Виды уравнений высшая математика сложные Виды уравнений высшая математика сложныеЧтобы найти эти коэффициенты, раскрывают скобки в указанном произведении и приводят образовавшийся при этом многочлен Виды уравнений высшая математика сложныек стандарт-ному виду. Так как два многочлена Виды уравнений высшая математика сложныеи Виды уравнений высшая математика сложныеодной 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 Виды уравнений высшая математика сложныестановятся 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

Виды уравнений высшая математика сложные

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

Виды уравнений высшая математика сложные

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 Виды уравнений высшая математика сложные Виды уравнений высшая математика сложныедля 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

Виды уравнений высшая математика сложные

Многочлены третьей степени тождественно равны тогда и только тогда, когда равны коэффициенты при одинаковых степенях x . Приравнивая коэффициенты при Виды уравнений высшая математика сложные, Виды уравнений высшая математика сложныеи свободные члены, получаем систему трёх алгебраических уравнений относительно трёх неизвестных а,b,c :

Виды уравнений высшая математика сложные

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

Пример:

Решить уравнениеВиды уравнений высшая математика сложные

Решение:

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

Виды уравнений высшая математика сложные

Раскрыв скобки, приведём многочлен в правой части к стандартному виду

Виды уравнений высшая математика сложные

Приравнивая коэффициенты слева и справа при Виды уравнений высшая математика сложные,Виды уравнений высшая математика сложныеи свободные члены, получаем в итоге систему трёх уравнений с тремя неизвестными коэффициентами а,b,c:

Виды уравнений высшая математика сложные

Найдя подбором решение Виды уравнений высшая математика сложныеподставим найденные коэффициенты в разложение (2). Таким образом, исходное уравнение приобретает вид Виды уравнений высшая математика сложныеОно имеет три корняВиды уравнений высшая математика сложные

Пример:

При каких значениях а все корни уравнения Виды уравнений высшая математика сложныеявляются корнями уравнения

Виды уравнений высшая математика сложные

Решение:

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

Виды уравнений высшая математика сложные

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

Виды уравнений высшая математика сложные

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

Виды уравнений высшая математика сложные

Метод умножения на функцию

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

Пример:

Решить уравнениеВиды уравнений высшая математика сложные

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

Виды уравнений высшая математика сложные

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 Виды уравнений высшая математика сложныеПоскольку 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 Виды уравнений высшая математика сложныенаходится в основании степени с рациональным показателем.

Примерами алгебраических уравнений могут служить уравнения вида: Виды уравнений высшая математика сложные, Виды уравнений высшая математика сложные.

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:

Виды уравнений высшая математика сложные

Решить предложенное уравнение — значит найти все значения переменной Виды уравнений высшая математика сложные, 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 Виды уравнений высшая математика сложные.

Виды уравнений высшая математика сложные

Решение:

Преобразуем данное уравнение к виду: Виды уравнений высшая математика сложные.

Построим графики функций Виды уравнений высшая математика сложныеи Виды уравнений высшая математика сложные(рис. 46.1).

Виды уравнений высшая математика сложные— кубическая парабола, строится по таблице значений:

Виды уравнений высшая математика сложные

Виды уравнений высшая математика сложные— прямая, строится по двум точкам:

Виды уравнений высшая математика сложные

По рисунку видим, что графики функций Виды уравнений высшая математика сложныеи Виды уравнений высшая математика сложныепересекаются в единственной точке Виды уравнений высшая математика сложные, координата Виды уравнений высшая математика сложныекоторой принадлежит отрезку Виды уравнений высшая математика сложные. Следовательно, уравнение Виды уравнений высшая математика сложныеимеет ровно один корень на промежутке Виды уравнений высшая математика сложные.

Ответ: Виды уравнений высшая математика сложные.

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:Математика без Ху!ни. Уравнения прямой. Часть 1. Уравнение с угловым коэффициентом.Скачать

Математика без Ху!ни. Уравнения прямой. Часть 1. Уравнение с угловым коэффициентом.

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 Виды уравнений высшая математика сложные, Виды уравнений высшая математика сложные, Виды уравнений высшая математика сложные.

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 Виды уравнений высшая математика сложные.

Уравнение второй степени (иначе квадратное) имеет вид Виды уравнений высшая математика сложные.

Уравнение третьей степени (иначе кубическое) имеет вид Виды уравнений высшая математика сложные.

Так можно продолжать и дальше. Ради единообразия неизвестное здесь обозначено буквой Виды уравнений высшая математика сложные; коэффициенты же Виды уравнений высшая математика сложные, Виды уравнений высшая математика сложныеи 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 Виды уравнений высшая математика сложные, затем делим уравнение на коэффициент при Виды уравнений высшая математика сложные: Виды уравнений высшая математика сложные.

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

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: Виды уравнений высшая математика сложные, Виды уравнений высшая математика сложныеи Виды уравнений высшая математика сложные; тогда уравнение, имеющее эти числа (и только их) своими корнями, таково: Виды уравнений высшая математика сложные, или Виды уравнений высшая математика сложные.

Производя умножение, получаем окончательно: Виды уравнений высшая математика сложные.

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

Например, уравнение Виды уравнений высшая математика сложные— третьей степени, но имеет только один корень Виды уравнений высшая математика сложные. Это сразу видно, если в левой части вынести Виды уравнений высшая математика сложныеза скобку Виды уравнений высшая математика сложные(здесь второй множитель Виды уравнений высшая математика сложныени при каком значении Виды уравнений высшая математика сложныене 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 Виды уравнений высшая математика сложныеесть решение уравнения Виды уравнений высшая математика сложные; то же можно сказать о паре чисел Виды уравнений высшая математика сложные; но, например, пара Виды уравнений высшая математика сложныене есть решение.

В случае уравнения с двумя неизвестными найти и перечислить все решения, как правило, невозможно. Уже простейшие примеры, вроде Виды уравнений высшая математика сложныеили Виды уравнений высшая математика сложные, 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 Виды уравнений высшая математика сложные.

Уравнения второй степени (квадратные) имеют вид Виды уравнений высшая математика сложные.

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, Виды уравнений высшая математика сложныеи Виды уравнений высшая математика сложныеиз 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 Виды уравнений высшая математика сложныеи вертикальную ось Виды уравнений высшая математика сложныемасштабы на осях будем брать одинаковые. Каждая пара значений букв Виды уравнений высшая математика сложныеизображается, как нам известно, некоторой определенной точкой плоскости Виды уравнений высшая математика сложные, именно — точкой с абсциссой Виды уравнений высшая математика сложныеи ординатой Виды уравнений высшая математика сложные. Поэтому совокупность всех пар значений Виды уравнений высшая математика сложные, удовлетворяющих уравнению, изображается также не­ которой совокупностью (геометрическим местом) точек на плоскости Виды уравнений высшая математика сложные. 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 Виды уравнений высшая математика сложные.
Его графиком является совокупность точек Виды уравнений высшая математика сложные, у ко­торых абсцисса Виды уравнений высшая математика сложныеравна ординате Виды уравнений высшая математика сложныелегко 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: Виды уравнений высшая математика сложные.

Посмотрим, как можно наметить его график.

Ничего не стоит решить уравнение относительно буквы Виды уравнений высшая математика сложные: Виды уравнений высшая математика сложные

Дальше можно составить табличку числовых значений переменной Виды уравнений высшая математика сложные, соответствующих заранее назначенным значениям переменной Виды уравнений высшая математика сложные:Виды уравнений высшая математика сложные

Виды уравнений высшая математика сложныеЧерт. 39

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

Чертеж 39 показывает, что при возрастании значений Виды уравнений высшая математика сложныеот Виды уравнений высшая математика сложныедо Виды уравнений высшая математика сложныезначения Виды уравнений высшая математика сложныетакже возрастают от Виды уравнений высшая математика сложныедо Виды уравнений высшая математика сложные; затем при дальнейшем возрастании Виды уравнений высшая математика сложныеот Виды уравнений высшая математика сложныедо Виды уравнений высшая математика сложныезначения Виды уравнений высшая математика сложныеубывают от Виды уравнений высшая математика сложныедо Виды уравнений высшая математика сложные. При Виды уравнений высшая математика сложныеполучаем уже отрицательное значение: Виды уравнений высшая математика сложные, придется поставить точку ниже оси Виды уравнений высшая математика сложные.

При Виды уравнений высшая математика сложныеполучаем Виды уравнений высшая математика сложные; и еще дальше значения Виды уравнений высшая математика сложныебыстро убывают (в алгебраическом смысле).

Можно букве Виды уравнений высшая математика сложныедавать и отрицательные значения; например, при Виды уравнений высшая математика сложныебудем иметь Виды уравнений высшая математика сложныеи т. д.

Полезло убедиться, что точки, получающиеся при подстановке дробных значений Виды уравнений высшая математика сложные, не нарушают общей правильности в расположении точек графика (напри­мер, при Виды уравнений высшая математика сложныеполучаем Виды уравнений высшая математика сложные).

Поставим себе еще и такой вопрос: имеет ли наш график какие-нибудь точки на оси Виды уравнений высшая математика сложные, кроме двух, уже найденных? Чтобы получить ответ, достаточно в уравнении положить Виды уравнений высшая математика сложныеи решить полученное уравнение Виды уравнений высшая математика сложныеотносительно Виды уравнений высшая математика сложные. Мы получаем два корня: Виды уравнений высшая математика сложныеи Виды уравнений высшая математика сложные. Иных корней нет. Значит, график пересекается с осью Виды уравнений высшая математика сложныетолько 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 Виды уравнений высшая математика сложныеи Виды уравнений высшая математика сложные, мы хотим знать, каков его график.

Посмотрим, существуют ли такие точки графика, ко­торые имеют заранее назначенную абсциссу, скажем, Виды уравнений высшая математика сложные. Чтобы ответить на этот вопрос, достаточно под­ставить в уравнение вместо буквы Виды уравнений высшая математика сложныечисло Виды уравнений высшая математика сложныеи решить полученное уравнение (содержащее теперь уже только одну букву) относительно буквы Виды уравнений высшая математика сложные. Корни этого уравнения дают нам ординаты всех точек графика, имеющих абсциссу Виды уравнений высшая математика сложные, т. е. лежащих на одной и той же вертикальной прямой, отстоящей вправо от оси Виды уравнений высшая математика сложныена расстоянии Виды уравнений высшая математика сложные. Продолжая поступать таким же образом, т. е. давая абсциссе Виды уравнений высшая математика сложныедругие, заранее назначенные, значения, например, Виды уравнений высшая математика сложныеможно 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 Виды уравнений высшая математика сложные, т. е. приводят его к такому виду, чтобы в левой части была одна буква Виды уравнений высшая математика сложные, а правая за­висела только от Виды уравнений высшая математика сложные, но не от Виды уравнений высшая математика сложные, Тогда нахождение то­чек графика сводится к выполнению числовых подста­новок в правой части уравнения.

Разумеется, можно было бы также решить данное уравнение относительно буквы Виды уравнений высшая математика сложныеи затем придавать ряд значений букве Виды уравнений высшая математика сложные.

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 Виды уравнений высшая математика сложныекоторого левая часть всегда положительна.

В редких случаях график может оказаться состоящим из одной точки или нескольких точек (в конечном числе). Так, уравнение Виды уравнений высшая математика сложныеудовлетворяется только одной парой значений Виды уравнений высшая математика сложные, Виды уравнений высшая математика сложные.

Действительно, каждый из квадратов Виды уравнений высшая математика сложныеи Виды уравнений высшая математика сложныеможет быть или положительным числом, или нулем, но никак не отрицательным числом, сумма же Виды уравнений высшая математика сложныеравна нулю только в том случае, если Виды уравнений высшая математика сложныеи Виды уравнений высшая математика сложныеодновременно равны нулю. Следовательно, весь график сводится к одной точке — началу Виды уравнений высшая математика сложные.

Линейное уравнение с двумя переменными

На чертеже 40 изображен график уравнения Виды уравнений высшая математика сложные(1)

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

Уравнение показывает, что величина у прямо пропорциональна величине Виды уравнений высшая математика сложные. Желая найти все точки графика с целыми координатами, мы даем букве Виды уравнений высшая математика сложныезначения, кратные Виды уравнений высшая математика сложные, и получаем точки: Виды уравнений высшая математика сложные, Виды уравнений высшая математика сложные, Виды уравнений высшая математика сложныеи т. д.

Виды уравнений высшая математика сложныеЧерт. 40

Эти точки отмечены на чертеже. Чтобы перейти от од­ной такой точки к следующей (считая вправо), достаточно отсчитать « Виды уравнений высшая математика сложныеклеточек вправо и Виды уравнений высшая математика сложные— вверх».

Коэффициент пропорциональности Виды уравнений высшая математика сложныепозволяет
таким образом, определить направление нашей прямой.

Если бы вместо уравнения (I) было задано, напри­мер, уравнение
Виды уравнений высшая математика сложные, (2) то мы получили бы точки графика (с целыми координатами): Виды уравнений высшая математика сложные, Виды уравнений высшая математика сложные, Виды уравнений высшая математика сложныеи т. д.; отмечая их одну за другой, мы отсчитывали бы « Виды уравнений высшая математика сложныеклетки вправо, Виды уравнений высшая математика сложные— вверх», Рассмотрим еще уравнение Виды уравнений высшая математика сложные(3).

При значениях Виды уравнений высшая математика сложные, кратных Виды уравнений высшая математика сложные, получаем точки: Виды уравнений высшая математика сложные, Виды уравнений высшая математика сложные, Виды уравнений высшая математика сложныеи т. д.

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

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

Коэффициент Виды уравнений высшая математика сложныев уравнении (4) называется наклоном прямой, являющейся графиком этого уравнения.

Обратим внимание на то, чем график уравнения Виды уравнений высшая математика сложныеотличается от графика уравнения Виды уравнений высшая математика сложные. При каждом данном значении абсциссы Виды уравнений высшая математика сложныесоответствующая ордината увеличена на Виды уравнений высшая математика сложныеединиц (Виды уравнений высшая математика сложные, Виды уравнений высшая математика сложныеили Виды уравнений высшая математика сложные); значит, получается снова прямая линия, но «сдвинутая» на Виды уравнений высшая математика сложныеединиц в направлении оси Виды уравнений высшая математика сложные: она уже не проходит через начало Виды уравнений высшая математика сложные, а пересекает ось Виды уравнений высшая математика сложныев точке Виды уравнений высшая математика сложные.

Таким образом, направление прямой Виды уравнений высшая математика сложныето же, что и направление прямой Виды уравнений высшая математика сложные: оно зависит от коэффициента Виды уравнений высшая математика сложныепри Виды уравнений высшая математика сложныев уравнении прямой, решенном относительно Виды уравнений высшая математика сложные(называемого и в этом случае наклоном прямой).

Другими словами, прямые Виды уравнений высшая математика сложныеи Виды уравнений высшая математика сложныепараллельны.

На черт. 41 изображен график уравнения Виды уравнений высшая математика сложные. Это — прямая, параллельная прямой Виды уравнений высшая математика сложные, но образующая на оси Виды уравнений высшая математика сложныеотрезок, равный Виды уравнений высшая математика сложные.

Виды уравнений высшая математика сложныеЧерт. 41

Пусть буква Виды уравнений высшая математика сложныеобозначает какое угодно число. Постараемся уяснить себе, каков график уравнения Виды уравнений высшая математика сложные.

Нам нужно установить, какова совокупность точек на плоскости Виды уравнений высшая математика сложные, координаты которых удовлетворяют уравнению. Уравнение не удовлетворяется, если значение абсциссы Виды уравнений высшая математика сложныене равно Виды уравнений высшая математика сложные; если же оно равно Виды уравнений высшая математика сложные, то, како­ во бы ни было значение ординаты Виды уравнений высшая математика сложные, уравнение удовлетворяется. Это значит, что уравнению удовлетворяют координаты любой точки на прямой, параллельной оси Виды уравнений высшая математика сложныеи отстоящей от этой оси вправо на расстоя­нии Виды уравнений высшая математика сложные.

Итак, уравнение вида Виды уравнений высшая математика сложныеимеет графиком прямую, параллельную оси Виды уравнений высшая математика сложные. Точно так же уравнение вида Виды уравнений высшая математика сложныеимеет графиком прямую, параллельную оси Виды уравнений высшая математика сложные.

Из предыдущего следует весьма важное заключение: всякое уравнение, линейное относительно буквы Виды уравнений высшая математика сложныеи Виды уравнений высшая математика сложныеименно, уравнение вида Виды уравнений высшая математика сложные(где Виды уравнений высшая математика сложные, Виды уравнений высшая математика сложныеи Виды уравнений высшая математика сложные— постоянные числа, причем Виды уравнений высшая математика сложныеи Виды уравнений высшая математика сложныене равны нулю одновременно), имеет своим графиком прямую линию .

Действительно, если буква Виды уравнений высшая математика сложныена самом деле входит в уравнение (это значит, что Виды уравнений высшая математика сложныене равно нулю), то не представляет труда решить уравнение относительно Виды уравнений высшая математика сложные. Мы получим: Виды уравнений высшая математика сложныеи далее, деля все уравнение на Виды уравнений высшая математика сложные, Виды уравнений высшая математика сложныеполагая затем
Виды уравнений высшая математика сложныеприходим к уравнению вида
Виды уравнений высшая математика сложные, которое, как нам уже известно, изображается прямой линией.

Если же буква Виды уравнений высшая математика сложныеотсутствует в уравнении (т. е., если Виды уравнений высшая математика сложные), то тогда уравнение Виды уравнений высшая математика сложныеможно решить относительно буквы Виды уравнений высшая математика сложные(раз Виды уравнений высшая математика сложные, то, по предположе­нию, Виды уравнений высшая математика сложные), и мы получим: Виды уравнений высшая математика сложныеили Виды уравнений высшая математика сложные(где для краткости положено Виды уравнений высшая математика сложные). Графиком такого уравнения является совокупность точек, имеющих абсциссу Виды уравнений высшая математика сложные; это также прямая, но уже параллельная оси Виды уравнений высшая математика сложные.

Рассматривать случай, когда Виды уравнений высшая математика сложныене представляет интереса. В этом случае, если Виды уравнений высшая математика сложные, заданное уравнение Виды уравнений высшая математика сложныене удовлетворяется ни при каких значениях Виды уравнений высшая математика сложныеи Виды уравнений высшая математика сложныеи, значит, гра­фик этого уравнения представляет собою «пустое место»; если же Виды уравнений высшая математика сложные, то напротив, уравнение Виды уравнений высшая математика сложныеудовлетворяется при всех значениях Виды уравнений высшая математика сложныеи Виды уравнений высшая математика сложныетогда его «график» — вся плоскость.

Раз известно, что линейное уравнение Виды уравнений высшая математика сложныеизображается 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 Виды уравнений высшая математика сложныеи Виды уравнений высшая математика сложные. Пусть, например, дано уравнение Виды уравнений высшая математика сложные. Полагая Виды уравнений высшая математика сложные, получим уравнение от­носительно Виды уравнений высшая математика сложные: Виды уравнений высшая математика сложные, из которого следует, что Виды уравнений высшая математика сложные. Таким образом, найде­на точка графика Виды уравнений высшая математика сложные, лежащая на оси Виды уравнений высшая математика сложные. Пола­гая Виды уравнений высшая математика сложные, получим таким же образом: Виды уравнений высшая математика сложные, откуда следует, что Виды уравнений высшая математика сложные. Итак, найдена точка графика Виды уравнений высшая математика сложные, лежащая на оси Виды уравнений высшая математика сложные. Затем остается провести прямую через точки Виды уравнений высшая математика сложныеи Виды уравнений высшая математика сложные.

Указанный прием неудобен только в том случае, если точки Виды уравнений высшая математика сложныеи Виды уравнений высшая математика сложныенаходятся очень близко одна от другой, т. е. близки к началу Виды уравнений высшая математика сложные; он непригоден вовсе, если график проходит через начала Виды уравнений высшая математика сложные. В этих случаях следует делать какие-нибудь другие под­становки.

Например, чтобы построить график прямой Виды уравнений высшая математика сложные, заметим прежде всего, что она проходит через начало Виды уравнений высшая математика сложные; чтобы получить еще одну точку, положим Виды уравнений высшая математика сложныеи получим Виды уравнений высшая математика сложные; итак, прямая проходит через точку Виды уравнений высшая математика сложные.

Нелинейные уравнения с двумя переменными

Мы видели, что если заданное уравнение — линейное (т. е. первой степени) относительно букв Виды уравнений высшая математика сложныеи Виды уравнений высшая математика сложные, то его график — прямая линия.

Дальнейшие примеры покажут, что если заданное уравнение — не линейное (т. е. степени второй или выше) относительно букв Виды уравнений высшая математика сложныеи Виды уравнений высшая математика сложные, то его графиком являются кривые линии.

Степень уравнения относительно букв Виды уравнений высшая математика сложныеи Виды уравнений высшая математика сложныеназы­вается порядком соответствующей кривой.

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

Пример:

Виды уравнений высшая математика сложные

С этим уравнением мы уже встречались. Оно говорит о том, что пе­ременные величины Виды уравнений высшая математика сложныеи Виды уравнений высшая математика сложныеобратно пропорциональны.

Можно ли решить уравнение относительно Виды уравнений высшая математика сложные? От­вет — утвердительный, если только Виды уравнений высшая математика сложныеимеет значение, не равное нулю. Но легко понять, что при Виды уравнений высшая математика сложныеника­кое значение Виды уравнений высшая математика сложныене может удовлетворить уравнению: это значит геометрически, что на оси Виды уравнений высшая математика сложныенет ни одной точки графика.

Итак, пусть теперь Виды уравнений высшая математика сложные. Решим уравнение отно­сительно у: Виды уравнений высшая математика сложные.

Это равенство свидетельствует, что Виды уравнений высшая математика сложныеесть «величи­на, обратная величине Виды уравнений высшая математика сложные». Посмотрим, как изменится величина, обратная Виды уравнений высшая математика сложные, при изменении самого Виды уравнений высшая математика сложные.

Ограничиваясь пока положительными значениями величины Виды уравнений высшая математика сложные, станем составлять табличку и одновременно отмечать точки на чертеже. Ясно, что с увеличением Виды уравнений высшая математика сложныевеличина Виды уравнений высшая математика сложныеубывает, приближаясь к нулю. Но значения Виды уравнений высшая математика сложныеона не принимает.

Виды уравнений высшая математика сложные

Попробуем взять и дробные значения Виды уравнений высшая математика сложные:

Виды уравнений высшая математика сложные

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 Виды уравнений высшая математика сложныедо Виды уравнений высшая математика сложные. Продолжим табличку:

Виды уравнений высшая математика сложные

и станем отмечать новые точки. Теперь становится яс­но, что с убыванием положительных значений Виды уравнений высшая математика сложныевели­чина Виды уравнений высшая математика сложныевозрастает и притом не ограничено. Имен­но, Виды уравнений высшая математика сложныепримет какое угодно большое значение, если только значение Виды уравнений высшая математика сложныебудет достаточно малым. Кривая (при движении справа налево) поднимается вверх, примыкая к оси Виды уравнений высшая математика сложные, хотя, как мы видели, с этой осью общих точек не имеет (см. черт. 42).

Виды уравнений высшая математика сложныеЧерт. 42

Вся полученная кривая расположена в первой четверти. Если бы мы пожелали давать букве Виды уравнений высшая математика сложныеотрица­тельные 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:

Виды уравнений высшая математика сложные

Подставляя положительные значения Виды уравнений высшая математика сложные, получаем таблицу:

Виды уравнений высшая математика сложные

Отметив соответствующие точки на чертеже, мы видим, что при увеличении абсциссы Виды уравнений высшая математика сложныеордината Виды уравнений высшая математика сложныеочень быстро возрастает, причем сам график (если попробо­вать его провести) все больше выпрямляется. Напротив, ближе к началу Виды уравнений высшая математика сложныеон довольно сильно искривлен. Под­ставляя еще значения Виды уравнений высшая математика сложные, Виды уравнений высшая математика сложные, Виды уравнений высшая математика сложные, мы получим:

Виды уравнений высшая математика сложные

В первой клеточке Виды уравнений высшая математика сложныесделаем подстановки даже через одну десятую:

Виды уравнений высшая математика сложные

Последняя табличка позволяет заключить, что. под­ ходя к началу Виды уравнений высшая математика сложные. график тесно примыкает к оси Виды уравнений высшая математика сложные, касается ее.

Обращаясь к отрицательным значениям Виды уравнений высшая математика сложные, 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.

Виды уравнений высшая математика сложныеЧерт. 43

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

Парабола — кривая также второго порядка.

Пример:

Виды уравнений высшая математика сложные

При подстановке больших значений Виды уравнений высшая математика сложные, как показы­вает следующая таблица, кубы возрастают гораздо быстрее, чем квадраты:

Виды уравнений высшая математика сложные

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

Виды уравнений высшая математика сложные

Поэтому кривая Виды уравнений высшая математика сложныес возрастанием Виды уравнений высшая математика сложныеподни­мается вверх гораздо круче, чем парабола Виды уравнений высшая математика сложные; и при убывании Виды уравнений высшая математика сложныедо нуля гораздо теснее примыкает к оси Виды уравнений высшая математика сложные.

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

Общий вид кривой Виды уравнений высшая математика сложные(кубической параболы) показан на черт. 44.

Виды уравнений высшая математика сложныеЧерт. 44

Это — кривая третьего порядка.

Видео:Математика это не ИсламСкачать

Математика это не Ислам

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

Виды уравнений высшая математика сложные

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

Совершенно так же определяется понятие тождественного равенства для функций нескольких переменных. Например, функции Виды уравнений высшая математика сложныепеременных х и у тождественно рав­ны на множестве всех значений этих переменных: для любых значе­ний х и у выполняется равенство

Виды уравнений высшая математика сложные

Функции же z=х+у и z =|х+у | тождественно равны лишь на множестве пар чисел х, у , для которых Виды уравнений высшая математика сложныеили, что то же самое, Виды уравнений высшая математика сложные

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

Виды уравнений высшая математика сложные

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

Виды уравнений высшая математика сложные

областью допустимых значений является совокупность всех действительных чисел, из которой исключены числа 2 и 4 (при х=2 не определена функция Виды уравнений высшая математика сложные, а при х=4 — функция Виды уравнений высшая математика сложные).

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

Виды уравнений высшая математика сложные

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

Виды уравнений высшая математика сложные

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

Виды уравнений высшая математика сложные

область допустимых значений определяется условиями:

Виды уравнений высшая математика сложные

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

Виды уравнений высшая математика сложные

Виды уравнений высшая математика сложные

Обозначим множество корней уравнения (1) через M, а множество корней уравнения (2) через N. Если Виды уравнений высшая математика сложные(то есть, если всякий ко­рень уравнения (1) является корнем уравнения (2)), то уравнение (2) называют следствием уравнения (1). Например, уравнение Виды уравнений высшая математика сложныеявляется следствием уравнения 2х—6= 0. В самом деле, корнем уравнения 2х — 6=0 является х=3, а при этом значении многочлен Виды уравнений высшая математика сложныеобращается в нуль.

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

Виды уравнений высшая математика сложные

Виды уравнений высшая математика сложные

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:

Виды уравнений высшая математика сложные

Виды уравнений высшая математика сложные

Корнями первого уравнения является число х=3, а второго — числа Виды уравнений высшая математика сложныеТак 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

Виды уравнений высшая математика сложные

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.

Виды уравнений высшая математика сложные

имеет одно решение Виды уравнений высшая математика сложные, а совокупность тех же уравнений

Виды уравнений высшая математика сложные

имеет три решения Виды уравнений высшая математика сложные

Обозначим множество решений уравнения Виды уравнений высшая математика сложныечерез Виды уравнений высшая математика сложныеа мно­жество решений совокупности уравнений (1) через N. Тогда Виды уравнений высшая математика сложныеНапример, множество решений совокупности

Виды уравнений высшая математика сложные

состоит из чисел 2, 3 (решений уравнения Виды уравнений высшая математика сложные1, —1 (решений уравнения Виды уравнений высшая математика сложные) и —7 (решения уравнения Виды уравнений высшая математика сложныеЧисло х=3 является решением, хотя при этом значении не определена функция Виды уравнений высшая математика сложные

Две совокупности уравнений

Виды уравнений высшая математика сложные

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

Например, совокупности уравнений

Виды уравнений высшая математика сложные

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

Виды уравнений высшая математика сложные

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

Виды уравнений высшая математика сложные

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

Виды уравнений высшая математика сложные

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, наВиды уравнений высшая математика сложные). 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:

Виды уравнений высшая математика сложные

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

Виды уравнений высшая математика сложные

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

Виды уравнений высшая математика сложные

имеет решение х =2. Но если прибавить к обеим частям этого уравнения выражение Виды уравнений высшая математика сложные, то получим уравнение

Виды уравнений высшая математика сложные

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

Виды уравнений высшая математика сложные

прибавить функцию Виды уравнений высшая математика сложныеимеющую смысл при всех допустимых значениях неизвестного х, то получится новое уравнение

Виды уравнений высшая математика сложные

являющееся следствием данного.

Доказательство:

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

Виды уравнений высшая математика сложные

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 Виды уравнений высшая математика сложныеопределена при всех допустимых значениях х, существенно. Если Виды уравнений высшая математика сложныене 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

Виды уравнений высшая математика сложные

Если прибавить к обеим частям — Виды уравнений высшая математика сложныеи 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

Виды уравнений высшая математика сложные

умножить на функцию Виды уравнений высшая математика сложные, имеющую смысл при всех допустимых значениях х, то получится новое уравнение

Виды уравнений высшая математика сложные

являющееся следствием уравнения (3).

Доказательство.

Пусть а — корень уравнения (3). Тогда справедливо равенство f(а)=F(а). Умножим обе части этого равенства на число Виды уравнений высшая математика сложные. Мы получим числовое равенство Виды уравнений высшая математика сложныеОно 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

Виды уравнений высшая математика сложные

является следствием уравнения

Виды уравнений высшая математика сложные

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 Виды уравнений высшая математика сложныедолжно иметь смысл при всех допустимых зна­чениях х, существенна для справедливости теоремы 2. Рассмотрим, напри­мер, уравнение

Виды уравнений высшая математика сложные

и умножим обе части этого уравнения на Виды уравнений высшая математика сложныеМы получим уравнение Виды уравнений высшая математика сложныеОно уже не является следствием исходного: уравнение (7) имеет корни 2 и 3, а уравнение Виды уравнений высшая математика сложные— лишь корень 3. При­чиной потери корня явилось то, что функция Виды уравнений высшая математика сложныене 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 Виды уравнений высшая математика сложныеопределена при всех допустимых значениях неизвестного х, то уравнения

Виды уравнений высшая математика сложные

Виды уравнений высшая математика сложные

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 — Виды уравнений высшая математика сложныеи приведением подобных членов.

Так как функция Виды уравнений высшая математика сложныеопределена 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

Виды уравнений высшая математика сложные

Виды уравнений высшая математика сложные

равносильны: уравнение (11) получается путем прибавления функции — Виды уравнений высшая математика сложныек 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 Виды уравнений высшая математика сложныеопределена для всех допустимых значений х и ни при одном допустимом значении х не обращается в нуль, то уравнения

Виды уравнений высшая математика сложные

Виды уравнений высшая математика сложные

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 Виды уравнений высшая математика сложныеТак как по условию функция Виды уравнений высшая математика сложныеопределена для всех допустимых значений х и не обращается при этих значениях в нуль, то функция Виды уравнений высшая математика сложныетакже 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

Виды уравнений высшая математика сложные

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

Виды уравнений высшая математика сложные

Виды уравнений высшая математика сложные

не являются равносильными — второе получается из первого умножением на функцию Виды уравнений высшая математика сложные, а эта функция обращается в нуль при х = ± 1. Поэтому второе уравнение, кроме корня Виды уравнений высшая математика сложныеудовлетворяющего и первому уравнению, имеет еще и корни Виды уравнений высшая математика сложныеВиды уравнений высшая математика сложные

Уравнения (12) и (13) могут быть неравносильными и в том случае, когда множитель Виды уравнений высшая математика сложныетеряет смысл при некоторых допустимых значениях неизвестного. Например, уравнения

Виды уравнений высшая математика сложные

Виды уравнений высшая математика сложные

неравносильны: множитель Виды уравнений высшая математика сложныетеряет смысл при х = 2, а x = 2 как раз является корнем уравнения Виды уравнений высшая математика сложные

Если в ходе решения уравнения приходилось умножать обе части этого уравнения на выражение Виды уравнений высшая математика сложные, содержащее неизвестное, то надо проверить две вещи: а) Не обращается ли Виды уравнений высшая математика сложныев нуль при допустимых значениях не­ известного? б) Не теряет ли Виды уравнений высшая математика сложныесмысл 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 Виды уравнений высшая математика сложные— 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:5. Производная сложной функции примеры №1.Скачать

5. Производная сложной функции примеры №1.

Уравнения с одним неизвестным

Алгебраические уравнения с одним неизвестным:

Рациональным алгебраическим уравнением с одним неизвестным называют уравнение вида

Виды уравнений высшая математика сложные

где R(х) — алгебраическая дробь относительно х. К такому виду можно в силу теорем 3 и 5, привести любое уравнение Виды уравнений высшая математика сложныеВиды уравнений высшая математика сложные— алгебраические дроби. Например, уравнение

Виды уравнений высшая математика сложные

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:

Виды уравнений высшая математика сложные

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

Виды уравнений высшая математика сложные

где f(х) и Виды уравнений высшая математика сложные— 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 Виды уравнений высшая математика сложныеотлично от нуля).

Пример:

Виды уравнений высшая математика сложные

Перенесем Виды уравнений высшая математика сложныев левую часть уравнения и приведем получившуюся сумму к общему знаменателю. Получим уравнение:

Виды уравнений высшая математика сложные

Приравнивая нулю числитель этой дроби, получаем уравнение х—2=0, корнем которого является число х=2. Однако при x=2 дробь Виды уравнений высшая математика сложныене 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:

Виды уравнений высшая математика сложные

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

Виды уравнений высшая математика сложные

Решая ее, находим для х значения Виды уравнений высшая математика сложныеи 6. Они и дают корни уравнения (1).

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

Теорема:

Если функции Виды уравнений высшая математика сложныеопределены на некотором множестве М, то на этом множестве уравнение

Виды уравнений высшая математика сложные

равносильно совокупности уравнений

Виды уравнений высшая математика сложные

Доказательство:

Пусть а — одно из решений совокупности (3). Это означает, что а является корнем одного из уравнений этой совокуп­ности, например, уравнения Виды уравнений высшая математика сложныеа все остальные функции Виды уравнений высшая математика сложныеопреде­лены при х = а. Но тогда

Виды уравнений высшая математика сложные

так как один из сомножителей Виды уравнений высшая математика сложныеравен нулю. Следовательно, любое решение совокупности (3) является корнем уравнения (2).

Наоборот, пусть а — корень уравнения (2). Тогда f (а)=0, то есть Виды уравнений высшая математика сложныеНо произведение равно нулю лишь в случае, когда хоть один из сомножителей равен нулю. Поэтому хотя бы одно из чисел Виды уравнений высшая математика сложныеравно нулю. Это означает, что а является корнем хотя бы одного из уравнений Виды уравнений высшая математика сложныето есть одним из решений совокупно­сти уравнений (3).

Пример:

Виды уравнений высшая математика сложные

Левая часть этого уравнения разлагается на множители следующим образом:

Виды уравнений высшая математика сложные

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

Виды уравнений высшая математика сложные

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

Виды уравнений высшая математика сложные

Виды уравнений высшая математика сложные

Виды уравнений высшая математика сложные

не равносильны, так как при х = 0 функция Виды уравнений высшая математика сложныене определена. На множестве же Виды уравнений высшая математика сложныеони равносильны.

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

Виды уравнений высшая математика сложные

Нетрудно заметить, что

Виды уравнений высшая математика сложные

Поэтому уравнение (б) можно записать в виде:

Виды уравнений высшая математика сложные

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

Виды уравнений высшая математика сложные

Решая их, находим корни уравнения (6):

Виды уравнений высшая математика сложные

Метод введения нового неизвестного

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

Рассмотрим следующий пример:

Виды уравнений высшая математика сложные

Если раскрыть скобки, то получится уравнение четвертой степени, решить которое довольно сложно. Мы поступим иначе. Обозначим Виды уравнений высшая математика сложныечерез r. Тогда Виды уравнений высшая математика сложные

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

Виды уравнений высшая математика сложные

Решая это квадратное уравнение, получаем, что его корни равны: Виды уравнений высшая математика сложные

Но Виды уравнений высшая математика сложныеПоэтому х удовлетворяет или уравнению Виды уравнений высшая математика сложныеили уравнению Виды уравнений высшая математика сложныето есть совокупности уравнений:

Виды уравнений высшая математика сложные

Решая ее, получаем:

Виды уравнений высшая математика сложные

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 Виды уравнений высшая математика сложныетак что уравнение F (х)=0 записывается в виде

Виды уравнений высшая математика сложные

Введем новое неизвестное z, положив Виды уравнений высшая математика сложныеТогда вместо уравнения (1) получаем уравнение относительно Виды уравнений высшая математика сложныеДока­жем следующую теорему.

Теорема:

Если а — один из корней уравнения f(z) = 0, а b — один из корней уравнения Виды уравнений высшая математика сложныето b является одним из корней уравнения F(х)=0, где Виды уравнений высшая математика сложные. Обратно, если b — корень уравнения F(х)=0, то Виды уравнений высшая математика сложные— один из корней уравнения f(z)= 0 .

Доказательство. Пусть b — корень уравнения Виды уравнений высшая математика сложныегде а — корень уравнения f (z)=0; f(а) =0. Тогда Виды уравнений высшая математика сложныеи потому

Виды уравнений высшая математика сложные

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

Обратно, пусть b — корень уравнения F(х)=0 и Виды уравнений высшая математика сложныеТогда

Виды уравнений высшая математика сложные

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

Из доказанной теоремы следует, что решение уравнения вида Виды уравнений высшая математика сложные Виды уравнений высшая математика сложныесводится к следующему: сначала находят корни Виды уравнений высшая математика сложныеуравнения f(z) =0; после этого надо решить все уравнения Виды уравнений высшая математика сложныеСовокупность корней этих уравнений и дает решение уравнения (2).

Биквадратные уравнения

Метод замены неизвестного при­ меняется для решения уравнений вида

Виды уравнений высшая математика сложные

Такие уравнения называют биквадратными. Чтобы решить уравнение (1), положим Виды уравнений высшая математика сложныеТогда получим квадратное уравнение:

Виды уравнений высшая математика сложные

Его корнями являются числа:

Виды уравнений высшая математика сложные

Поэтому корни уравнения (1) получаются путем решения уравнений Виды уравнений высшая математика сложныеЗначит, мы получаем четыре корня для уравнения (1)

Виды уравнений высшая математика сложные

Четыре корня возникают при различных комбинациях знаков:

Виды уравнений высшая математика сложные

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

Виды уравнений высшая математика сложные

Полагая Виды уравнений высшая математика сложныеполучаем квадратное уравнение:

Виды уравнений высшая математика сложные

Его корнями являются числа Виды уравнений высшая математика сложныеЗначит, корни урав­нения (8) имеют вид:

Виды уравнений высшая математика сложные

Возвратные уравнения 3-й и 4-й степеней

Многочлен n-й степени

Виды уравнений высшая математика сложные

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 Виды уравнений высшая математика сложные

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

Виды уравнений высшая математика сложные

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

Виды уравнений высшая математика сложные

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

Виды уравнений высшая математика сложные

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

Виды уравнений высшая математика сложные

Пример:

Виды уравнений высшая математика сложные

Разлагая левую часть уравнения на множители, получаем:

Виды уравнений высшая математика сложные

Корни квадратного уравнения Виды уравнений высшая математика сложныеравны Виды уравнений высшая математика сложныеПоэтому корнями заданного уравнения являются числа Виды уравнений высшая математика сложныеВиды уравнений высшая математика сложные

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 Виды уравнений высшая математика сложные?

Решение:

Основанием коробки является квадрат со сторо­ной а-2x, а ее высота равна х. Значит, объем коробки равен Виды уравнений высшая математика сложныеПо условию имеем уравнение:

Виды уравнений высшая математика сложные

Виды уравнений высшая математика сложные

Положим Виды уравнений высшая математика сложные. Мы получим для z уравнение

Виды уравнений высшая математика сложные

Разлагая на множители, получаем

Виды уравнений высшая математика сложные

Поэтому корни нашего уравнения равны

Виды уравнений высшая математика сложные

Виды уравнений высшая математика сложные

Из условия задачи следует, что Виды уравнений высшая математика сложныеПоэтому Виды уравнений высшая математика сложныене удовлетворяет условию. Итак, либо Виды уравнений высшая математика сложные, либо Виды уравнений высшая математика сложные

Теперь рассмотрим возвратное уравнение 4-й степени:

Виды уравнений высшая математика сложные

Так как Виды уравнений высшая математика сложныето х=0 не является корнем этого уравнения. Поэтому если разделить обе части уравнения (2) на Виды уравнений высшая математика сложныето получим равносильное уравнение:

Виды уравнений высшая математика сложные

Введем новое неизвестное z, положив Виды уравнений высшая математика сложные. Так как Виды уравнений высшая математика сложныеВиды уравнений высшая математика сложные

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

Виды уравнений высшая математика сложные

Решив это уравнение, найдем его корни Виды уравнений высшая математика сложныеЧтобы найти х, остается решить совокупность уравнений:

Виды уравнений высшая математика сложные

Она сводится к совокупности квадратных уравнений:

Виды уравнений высшая математика сложные

Пример. Решить уравнение

Виды уравнений высшая математика сложные

Перепишем это уравнение в виде

Виды уравнений высшая математика сложные

и введем новое неизвестное Виды уравнений высшая математика сложные. Получим уравнение:

Виды уравнений высшая математика сложные

Виды уравнений высшая математика сложные

Решая его, находим: Виды уравнений высшая математика сложные. Чтобы найти корни уравнения (4), надо решить уравнения:

Виды уравнений высшая математика сложные

Из них получаем:

Виды уравнений высшая математика сложные

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

Виды уравнений высшая математика сложные

Это уравнение сводится к

Виды уравнений высшая математика сложные

После этого вводят новое неизвестное по формуле Виды уравнений высшая математика сложные. Так как Виды уравнений высшая математика сложныето уравнение (6) сводится к квадратному уравнению Виды уравнений высшая математика сложныеДальнейшее решение ведется так же, как и для обычных возвратных уравнений.

Решение заданий и задач по предметам:

Дополнительные лекции по высшей математике:

Виды уравнений высшая математика сложные

Виды уравнений высшая математика сложные Виды уравнений высшая математика сложные Виды уравнений высшая математика сложные Виды уравнений высшая математика сложные Виды уравнений высшая математика сложные Виды уравнений высшая математика сложные Виды уравнений высшая математика сложные Виды уравнений высшая математика сложные Виды уравнений высшая математика сложные Виды уравнений высшая математика сложные Виды уравнений высшая математика сложные Виды уравнений высшая математика сложные Виды уравнений высшая математика сложные Виды уравнений высшая математика сложные Виды уравнений высшая математика сложные Виды уравнений высшая математика сложные Виды уравнений высшая математика сложные Виды уравнений высшая математика сложные Виды уравнений высшая математика сложные Виды уравнений высшая математика сложные Виды уравнений высшая математика сложные Виды уравнений высшая математика сложные Виды уравнений высшая математика сложные Виды уравнений высшая математика сложные Виды уравнений высшая математика сложные Виды уравнений высшая математика сложные Виды уравнений высшая математика сложные Виды уравнений высшая математика сложные Виды уравнений высшая математика сложные Виды уравнений высшая математика сложные Виды уравнений высшая математика сложные Виды уравнений высшая математика сложные Виды уравнений высшая математика сложные Виды уравнений высшая математика сложные Виды уравнений высшая математика сложные Виды уравнений высшая математика сложные Виды уравнений высшая математика сложные Виды уравнений высшая математика сложные Виды уравнений высшая математика сложные Виды уравнений высшая математика сложные Виды уравнений высшая математика сложные Виды уравнений высшая математика сложные Виды уравнений высшая математика сложные Виды уравнений высшая математика сложные Виды уравнений высшая математика сложные Виды уравнений высшая математика сложные Виды уравнений высшая математика сложные Виды уравнений высшая математика сложные Виды уравнений высшая математика сложные Виды уравнений высшая математика сложные Виды уравнений высшая математика сложные Виды уравнений высшая математика сложные Виды уравнений высшая математика сложные

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

Повторяем решение уравнений. Полезно всем! Вебинар | МатематикаСкачать

Повторяем решение уравнений. Полезно всем! Вебинар | Математика

Урок 10. Сложные уравнения и неравенства. Решение уравнений высоких степеней. Вебинар | МатематикаСкачать

Урок 10. Сложные уравнения и неравенства. Решение уравнений высоких степеней. Вебинар | Математика

Математика без Ху!ни. Уравнения прямой. Часть 2. Каноническое, общее и в отрезках.Скачать

Математика без Ху!ни. Уравнения прямой. Часть 2. Каноническое, общее и в отрезках.
Поделиться или сохранить к себе: