- •Предисловие
- •Математическая символика
- •Введение
- •Глава 1. Линейные уравнения
- •§ 1.1. Уравнения с одной неизвестной
- •§ 1.2. Уравнения с двумя неизвестными
- •§ 1.3. Системы двух уравнений
- •§ 1.4. Системы трех и более уравнений
- •§ 1.5. Неравенства
- •Глава 2. Уравнения второго порядка
- •§ 2.1. Основные алгебраические тождества
- •§ 2.2. Квадратный трехчлен
- •§ 2.3. Уравнения с двумя неизвестными
- •§ 2.4. Симметричные формы
- •§ 2.5. Однородные многочлены
- •§ 2.6. Уравнения с тремя неизвестными
- •Глава 3. Уравнения старшего порядка
- •§ 3.1. Операции над многочленами
- •§ 3.2. Разложение многочленов на множители
- •§ 3.3. Неравенства
- •§ 3.4. Комплексные корни многочлена
- •§ 3.5. Формула Кардано
- •§ 3.6. Формула Феррари
- •§ 3.7. Границы корней многочлена
- •§ 3.9. Многочлены в других задачах
- •Задачи
- •Ответы
- •Древнегреческий алфавит
- •Биографические справки
- •Список литературы
94 |
ГЛАВА 2. УРАВНЕНИЯ ВТОРОГО ПОРЯДКА |
Решение. Из тождества на с. 57 следует:
2 + 2 + 2 = ( + + )2 − 2( + + ).
+ + |
|
2 |
|
|
|
+ + = 6 |
|
= 6 |
2( + + ) = 14 |
|
+ + = 11 |
||
( + + ) |
|
− |
|
|||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= 6 |
|
|
|
|
|
= 6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Последнюю систему мы решили в предыдущем примере.
Ответ: (1; 2; 3), (1; 3; 2), (2; 1; 3), (2; 3; 1), (3; 1; 2), (3; 2; 1). В расмотренных выше примерах присутствовали уравнения второго порядка с тремя неизвестными. Геометрический смысл таких уравнений будет раскрыт на с. 99.
Задачи к параграфу на с. 193, п. 12–15.
§ 2.5. Однородные многочлены
84 99 Функция нескольких переменных ( , , , . . .) называется однородной порядка n, если для любого вещественного числа > 0 выполняется равенство
( , , , . . .) = · ( , , , . . .).
Иногда также требуют, чтобы число было целым. Напри-
√
мер, ( , ) = − 3 + 3 – однородная функция вто-
рого порядка, так как
( , ) = · −√ |
|
= 2 |
( − √ |
|
). |
( )3 + ( )3 |
3 + 3 |
§ 2.5. Однородные многочлены |
95 |
Для многочленов требование > 0 можно заменить на
̸= 0. Тогда однородным многочленом порядка n
мы будем называть многочлен от нескольких переменных
( , , , . . .), такой, что для любого вещественного выполняется равенство ( , , , . . .) = ( , , , . . .). Однородный многочлен порядка определяют и как сумму моночленов порядка . Тогда однородный многочлен второго порядка от двух переменных и должен иметь вид
11 2 + 2 12 + 22 2. Уравнение 11 2 + 2 12 + 22 2 = 0
всегда имеет тривиальное решение: = 0; = 0. Если коэффициенты при 2 и 2 отличны от нуля, то = 0 = 0
и = 0 = 0.
Пример 1. Разложить на множители многочлен 192
2 − 5 + 6 2 и указать его корни.
Решение. Если ̸= 0,
|
2 − 5 + 6 2 = 2 (( ) |
2 |
− 5 · + 6). |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Пусть |
|
|
= , тогда |
2 − 5 + 6 2 |
= 2 · ( 2 − 5 + 6) = |
|||||||
|
|
|||||||||||
= 2( − 2)( − 3) = 2 |
( |
− 2)( − 3) = ( − 2 )( − 3 ). |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ответ: ( − 2 )( − 3 ).
Таким образом, задача разложения на множители однородного многочлена второго порядка с двумя переменными сво-
|
|
|
96 |
ГЛАВА 2. УРАВНЕНИЯ ВТОРОГО ПОРЯДКА |
|||||||
|
|
|
дится к задаче нахождения корней квадратного трехчлена. |
||||||||
|
|
|
Отсюда мы можем извлечь еще один прием нахождения кор- |
||||||||
|
|
|
ней квадратного трехчлена. |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
Пример 2. Разложить на множители трехчлен |
||||||||
192 |
|
||||||||||
|
|
|
6 2 − 5 + 1 и указать его корни. |
|
|
|
|||||
|
|
|
Решение. Поставим в соответствие исходному квадратно- |
||||||||
|
|
|
му трехчлену однородный многочлен 6 2 −5 + 2. Теперь, |
||||||||
|
|
|
чтобы вернуться к исходному, достаточно положить = 1. |
||||||||
|
|
|
6 2 − 5 + 2 = 2 (6 − 5 |
+ ( ) |
|
) = 2(6 − 5 + 2) = |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
= 2( 2 − 5 + 6) = 2( − 2)( − 3). |
|||||||
|
|
|
Теперь вспомним, что = , и возьмем = 1. |
||||||||
|
|
|
|
|
( − 2)( − 3) = |
||||||
|
|
|
|
6 2 − 5 + 2 = 2 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
= (1 − 2 )(1 − 3 ) = (2 − 1)(3 − 1). |
|||||||
|
|
|
Ответ: (2 − 1)(3 − 1), корни = 21 |
и = 31 . |
|||||||
|
|
|
Значит, если квадратный трехчлен имеет вид 2 + + 1, |
||||||||
|
|
|
для нахождения его корней достаточно найти корни трех- |
||||||||
|
|
|
члена 2 + + и в ответе записать их обратные величины. |
||||||||
|
Пример 3. Решить уравнение 2 − 5 + 6 2 = 0. |
||||||||||
195 |
|
||||||||||
|
|
|
Решение. Такое уравнение всегда имеет тривиальное ре- |
||||||||
|
|
|
шение: ( = 0)&( = 0). Если ̸= 0, мы можем разделить |
§ 2.5. Однородные многочлены |
97 |
левую и правую части уравнения на 2. Пусть |
= . Тогда |
|
|
2 −5 + 6 = 0. Если дискриминант меньше нуля, других решений, кроме тривиального, не существует. Находим 1 = 2
и 2 = 3. Следовательно, = 2 и = 3 . Тривиальное решение удовлетворяет обоим равенствам.
Ответ: {( ; )| = 2 } {( ; )| = 3 }, где , .
Таким образом, на плоскости однородному алгебраическому уравнению второго порядка соответствует или одна точка с координатами (0; 0), или две пересекающиеся в начале координат прямые.
Пример 4. Решить систему уравнений |
195 |
2 − 5 + 8 2 = 0;
2 + 3 + 2 2 = 48.
Решение. Первое уравнение однородное. Разделив его на 2
и введя замену = , придем к уравнению 2 − 5 + 8 = 0. Дискриминант = 25 − 32 = −7 < 0. Значит, уравнение
2 − 5 + 8 2 = 0 имеет только одно тривиальное решение
( = 0)&( = 0). Подставив это решение во второе уравнение, придем к ложному утверждению: 0 = 48.
Ответ: система не имеет решения.
98 |
ГЛАВА 2. УРАВНЕНИЯ ВТОРОГО ПОРЯДКА |
195 Пример 5. Решить систему уравнений
2 − 5 + 6 2 = 0;
2 + 3 + 2 2 = 48.
Решение. Первое уравнение однородное. Разделив его левую и правую части на и введя замену = , придем к уравнению 2 − 5 + 6 = 0. Его корни: 1 = 2 и 2 = 3.
1)= 2 = 2 . Подставляем = 2 во второе уравнение системы: 12 2 = 48 2 = 4 = ±2 = ±4.
2)= 3 = 3 . Подставляем = 3 во второе уравнение
системы:
20 2 = 48 2 = 4, 8 = ±√4, 8 = ±3√4, 8.
|
|
|
|
|
√ |
|
|
|
|
|
|
√ |
|
|
√ |
|
|
√ |
|
|
|
Ответ: (−2; −4), (2; 4), (− |
4, 8; −3 |
|
4, 8), ( |
|
4, 8; |
|
4, 8). |
||||||||||||
195 |
Пример 6. Решить систему уравнений |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
3 |
2 |
|
− 2 |
|
= |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
2 |
|
|
|
|
160; |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
− |
3 |
− |
2 |
|
= 8. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Решение. Оба уравнения неоднородны. Умножим второе уравнение на 20 и вычтем из результата первое уравнение:
20 2 |
−60 |
−40 2 |
= |
160 |
3 2 |
−2 |
|
= |
160 |
17 2 |
−58 |
−40 2 |
= |
0. |