Hvordan løser jeg denne ligningen?

Hvordan løser jeg denne ligningen?
Anonim

Svar:

# "Se forklaring" #

Forklaring:

# "Bruk først rationell røntasetning for å finne rasjonelle røtter." #

# "Vi finner" x = 1 "som rasjonell rot." #

# "Så" (x-1) "er en faktor. Vi deler den faktoren bort:" #

# 3 x ^ 4 - 5 x ^ 3 + 2 = (x-1) (3x ^ 3-2x ^ 2-2x-2) #

# "Vi har en gjenværende kubisk ligning som ikke har noen rasjonelle røtter." #

# "Vi kan løse det med substitusjonen av Vieta-metoden." #

# x ^ 3 - (2/3) x ^ 2 - (2/3) x - 2/3 = 0 #

# "Substitute" x = y + 2/9 ". Så får vi" #

# y ^ 3 - (22/27) y - (610/729) = 0 #

# "Substitute" y = (sqrt (22) / 9) z. "Da får vi" #

# z ^ 3 - 3 z - 5.91147441 = 0 #

# "Substitute" z = t + 1 / t ". Da får vi" #

# t ^ 3 + 1 / t ^ 3 - 5,91147441 = 0 #

# "Erstatter" u = t ^ 3 ", gir den kvadratiske ligningen:" #

# u ^ 2 - 5.91147441 u + 1 = 0 #

# "En rot av denne kvadratiske ligningen er u = 5,73717252." #

# "Bytter variablene tilbake, gir:" #

#t = rot (3) (u) = 1,79019073 #

#z = 2.34879043. #

#y = 1.22408929. #

#x = 1.44631151. #

# "De andre røttene er komplekse:" #

# -0.38982242 pm 0.55586071 i. #

# "(De kan bli funnet ved å dele bort" (x-1.44631151)) #

Svar:

Den rasjonelle reelle null er # X = 1 #.

Så er det en irrasjonell ekte null:

# x_1 = 1/9 (2 + rot (3) (305 + 27sqrt (113)) + rot (3) (305-27sqrt (113))) #

og relaterte ikke-ekte komplekse nuller.

Forklaring:

gitt:

# 3x ^ 4-5x ^ 3 + 2 = 0 #

Merk at summen av koeffisientene er #0#.

Det er: #3-5+2 = 0#

Derfor kan vi avlede det # X = 1 # er en null og # (X-1) # en faktor:

# 0 = 3x ^ 4-5x ^ 3 + 2 #

#color (hvit) (0) = (x-1) (3x ^ 3-2x ^ 2-2x-2) #

De resterende kubikkene er noe mer komplisert …

gitt:

#f (x) = 3x ^ 3-2x ^ 2-2x-2 #

Tschirnhaus transformasjon

For å gjøre oppgaven med å løse den kubiske enklere, gjør vi det kubiske enklere ved hjelp av en lineær substitusjon kjent som en Tschirnhaus-transformasjon.

# 0 = 243f (x) = 729x ^ 3-486x ^ 2-486x-486 #

# = (9x-2) ^ 3-66 (9x-2) -610 #

# = T ^ 3-66t-610 #

hvor # T = (9x-2) #

Cardano metode

Vi ønsker å løse:

# T ^ 3-66t-610 = 0 #

La # T = u + v #.

Deretter:

# U ^ 3 + v ^ 3 + 3 (uv-22) (u + v) -610 = 0 #

Legg til begrensningen # V = 22 / u # å eliminere # (U + v) # sikt og få:

# U ^ 3 + 10 648 / u ^ 3-610 = 0 #

Multiply gjennom av # U ^ 3 # og omarrangere litt for å få:

# (U ^ 3) ^ 2-610 (u ^ 3) + 10648 = 0 #

Bruk kvadratisk formel for å finne:

# U ^ 3 = (610 + -sqrt ((- 610) ^ 2-4 (1) (10648))) / (2 * 1) #

# = (610 + -sqrt (372.100 til 42.592)) / 2 #

# = (610 + -sqrt (329508)) / 2 #

# = (610 + -54sqrt (113)) / 2 #

# = 305 + -27sqrt (113) #

Siden dette er Real og derivasjonen er symmetrisk i # U # og # V #, vi kan bruke en av disse røttene til # U ^ 3 # og den andre for # V ^ 3 # å finne ekte rot:

# T_1 = root (3) (305 + 27sqrt (113)) + rot (3) (305-27sqrt (113)) #

og relaterte Komplekse røtter:

# t_2 = omega rot (3) (305 + 27sqrt (113)) + omega ^ 2 rot (3) (305-27sqrt (113)) #

# t_3 = omega ^ 2 rot (3) (305 + 27sqrt (113)) + omega rot (3) (305-27sqrt (113)) #

hvor # Omega = -1 / 2 + sqrt (3) / 2i # er den primitive komplekse terningroten av #1#.

# X = 1/9 (to + t) #. Så røttene til vår opprinnelige kubikk er:

# x_1 = 1/9 (2 + rot (3) (305 + 27sqrt (113)) + rot (3) (305-27sqrt (113))) #

# x_2 = 1/9 (2 + omega rot (3) (305 + 27sqrt (113)) + omega ^ 2 rot (3) (305-27sqrt (113)))

# x_3 = 1/9 (2 + omega ^ 2 rot (3) (305 + 27sqrt (113)) + omega rot (3) (305-27sqrt (113)))