2x 4 + 5x 3 - 11x 2 - 20x + 12 = 0
Для начала нужно методом подбора найти один корень. Обычно он является делителем свободного члена. В данном случае делителями числа 12 являются ±1, ±2, ±3, ±4, ±6, ±12. Начнем их подставлять по-очереди:
1: 2 + 5 - 11 - 20 + 12 = -12 ⇒ число 1
-1: 2 - 5 - 11 + 20 + 12 = 18 ⇒ число -1 не является корнем многочлена
2: 2 ∙ 16 + 5 ∙ 8 - 11 ∙ 4 - 20 ∙ 2 + 12 = 0 ⇒ число 2 является корнем многочлена
Мы нашли 1 из корней многочлена. Корнем многочлена является 2, а значит исходный многочлен должен делиться на x - 2 . Для того, чтобы выполнить деление многочленов, воспользуемся схемой Горнера:
| 2 | 5 | -11 | -20 | 12 | |
| 2 |
В верхней строке выставляются коэффициенты исходного многочлена. В первой ячейке второй строки ставится найденный нами корень 2. Во второй строке пишутся коэффициенты многочлена, который получится в результате деления. Они считаются так:
| Во вторую ячейку второй строки запишем число 2, просто перенеся его из соответствующей ячейки первой строки. | ||||||||||||
| 2 ∙ 2 + 5 = 9 | ||||||||||||
| 2 ∙ 9 - 11 = 7 | ||||||||||||
| 2 ∙ 7 - 20 = -6 | ||||||||||||
| 2 ∙ (-6) + 12 = 0 |
Последнее число - это остаток от деления. Если он равен 0, значит мы все верно посчитали.
2x 4 + 5x 3 - 11x 2 - 20x + 12 = (x - 2)(2x 3 + 9x 2 + 7x - 6)
Но это еще не конец. Можно попробовать разложить таким же способом многочлен 2x 3 + 9x 2 + 7x - 6.
Опять ищем корень среди делителей свободного члена. Делителями числа -6 являются ±1, ±2, ±3, ±6.
1: 2 + 9 + 7 - 6 = 12 ⇒ число 1 не является корнем многочлена
-1: -2 + 9 - 7 - 6 = -6 ⇒ число -1 не является корнем многочлена
2: 2 ∙ 8 + 9 ∙ 4 + 7 ∙ 2 - 6 = 60 ⇒ число 2 не является корнем многочлена
-2: 2 ∙ (-8) + 9 ∙ 4 + 7 ∙ (-2) - 6 = 0 ⇒ число -2 является корнем многочлена
Напишем найденный корень в нашу схему Горнера и начнем заполнять пустые ячейки:
| Во вторую ячейку третьей строки запишем число 2, просто перенеся его из соответствующей ячейки второй строки. | ||||||||||||||||||
| -2 ∙ 2 + 9 = 5 | ||||||||||||||||||
| -2 ∙ 5 + 7 = -3 | ||||||||||||||||||
| -2 ∙ (-3) - 6 = 0 |
Таким образом мы исходный многочлен разложили на множители:
2x 4 + 5x 3 - 11x 2 - 20x + 12 = (x - 2)(x + 2)(2x 2 + 5x - 3)
Многочлен 2x 2 + 5x - 3 тоже можно разложить на множители. Для этого можно решить квадратное уравнение через дискриминант , а можно поискать корень среди делителей числа -3. Так или иначе, мы придем к выводу, что корнем этого многочлена является число -3
| Во вторую ячейку четвертой строки запишем число 2, просто перенеся его из соответствующей ячейки третьей строки. | ||||||||||||||||||||||||
| -3 ∙ 2 + 5 = -1 | ||||||||||||||||||||||||
| -3 ∙ (-1) - 3 = 0 |
Таким образом мы исходный многочлен разложили на линейные множители.
Заадача№1
Решить уравнение третьей степени по формуле Кардано:
x 3 -3x 2 -3x-1=0.
Решение:Приведём уравнение к виду, не содержащему второй степени неизвестного. Для этого воспользуемся формулой
x = y – , где а коэффициент при x 2 .
Имеем: x=y+1.
(y+1) 3 -3(y+1) 2 -3(y+1)-1=0.
Раскрыв скобки и приведя подобные члены,получим:
Для корней кубического уравнения y 3 +py+q=0 имеется формула Кардано:
yi= (i=1,2,3,),где значение радикала
,
=
.
Пусть α1 –одно /любое/ значение радикала α. Тогда два других значения находятся следующим образом:
α 2 = α 1 ε 1 , α 3 = α 1 ε 2, где ε 1 = + i , ε 2 = – i - корень третьей степени из единицы.
Если положить β 1 = – , то получим β 2 = β 1 ε 2, β 3 = β 1 ε 1
Подставляя полученные значение в формулу yi = αi+βi,найдём корни уравнения
y 1 = α 1 +β 1 ,
y 2 = -1/2(α 1 +β 1) + i (α 1 -β 1),
y 3 = -1/2(α 1 +β 1) – i (α 1 -β 1),
В нашем случае p = -6, q= - 6.
α=
=
Одно из значений этого радикала равно . Поэтому положим α 1 = . Тогда β 1 = – = – = ,
y 2 = ) – i ).
Наконец, находим значение x по формуле x = y+1.
x 2 = ) + i ) + 1,
x 3 = ) – i ) + 1.
Задача №2
Решить способом Феррари уравнение четвёртой степени:
x 4 -4x 3 +2x 2 -4x+1=0.
Решение: Перенесём три последних члена в правую часть и оставшиеся два члена дополним до полного квадрата.
x 4 -4x 3 =-2x 2 +4x-1,
x 4 -4x 3 +4x 2 =4x 2 -2x 2 +4x-1,
(x 2 -2x) 2 =2x 2 +4x-1.
Введём новое неизвестное следующим образом:
(x 2 -2x+ ) 2 =2x 2 +4x-1+(x 2 -2x)y+ ,
(x 2 -2x+ ) 2 =(2+y)x 2 +(4-2y)x+() /1/.
Подберём y так, чтобы и правая часть равенства была полным квадратом.Это будет тогда,когда B 2 -4AC=0, где A=2+y, B=4-2y, C= -1.
Имеем:B 2 -4AC=16-16y+4y 2 -y 3 -2y 2 +4y+8=0
Или y 3 -2y 2 +12y-24=0.
Мы получили кубическую резольвенту,одним из корней которой является y=2. Подставим полученное значение y=2 в /1/,
Получим (x 2 -2x+1) 2 =4x 2 .Откуда (x 2 -2x+1) 2 -(2x) 2 =0 или (x 2 -2x+1-2x) (x 2 -2x+1+2x)=0.
Мы получим два квадратных уравнения:
x 2 -4x+1=0 и x 2 +1=0.
Решая их, находим корни первоначального уравнения:
x 1 =2- , x 2 =2+ , x 3 =-I, x 4 =i.
6.Рациональные корни многочлена
Задача№1
Найти рациональные корни многочлена
f(x)=8x 5 -14x 4 -77x 3 +128x2+45x-18.
Решение :Для того, чтобы найти рациональные корни многочлена,пользуемся следующими теоремами.
Теорема 1. Если несократимая дробь является корнем многочлена f(x) с целыми коэффициентами,то p есть делитель свободного члена, а q- делитель старшего коэффициента многочлена f(x).
Замечание: Теорема 1 даёт необходимое условие для того, чтобы рациональное число . Было корнем многочлена,но этого условия недостаточно, т.е. условие теоремы 1 может выполняться и для такой дроби , которая не является корнем многочлена.
Теорема 2: Если несократимая дробь является корнем многочлена f(x) с целыми коэффициентами, то при любом целом m ,отличном от , число f(m) делится на число p-qm, т.е целое число.
В частности полагая m=1, а затем m=-1, получим:
если
корень многочлена, не равный ±1,то f(x)
(p-q)
и f(-x):.(p+q)
, т.е. -
целые числа.
Замечание: Теорема 2 даёт ещё одно необходимое условие для рациональных корней многочлена. Это условие удобно тем, что оно легко проверяется практически. Находим сначала f(1) и f(-1), а затем для каждой испытываемой дроби проверяем указанное условие. Если хотя бы одно из чисел дробное, то корнем многочлена f(x) не является.
Решение: По теореме 1 корни данного многочлена следует искать среди несократимых дробей, числители которых являются делителями 18, а знаменателями 8. Следовательно, если несократимая дробь есть корень f(x), то p равно одному из чисел: ±1, ±2, ±3, ±6, ±9, ±18; q равно одному из чисел
±1, ±2,±4, ±8.
Учитывая, что = , = , знаменатели дробей будем брать лишь положительными.
Итак, рациональными корнями данного многочлена могут быть следующие числа: ±1, ±2, ±3, ±6, ±9, ±18, ± , ± , ± , ± , ± , ± , ± , ± , ± .
Воспользуемся вторым необходимым.
Так как f(1)=72, f(-1)=120,отсюда в частности следует, что 1 и -1 не являются корнями f(x). Теперь для каждой возможной дроби будем проверять условия теоремы 2 при m=1 и m=-1, т. е. будем устанавливать, целыми или дробными являются числа: = и =
Результаты сведём в таблицу, где буквы”ц” и “д” означают соответственно, целым или дробным является число или
Из полученной таблицы видно, что и являются целыми лишь в тех случаях, когда равно одному из чисел: 2, -2, 3, -3, , , , .
По
следствию из теоремы Безу число α- корень
f(x)
тогда и только тогда, когда f(x)
(x-α).
Следовательно, для проверки оставшихся
девяти целых чисел можно применить
схему Горнера деление многочлена на
двучлен.
2 – корень.
Отсюда имеем: x=2 – простой корень f(x). Остальные корни данного многочлена совпадают с корнями многочлена.
F 1 (x) = 8x 4 +2x 3 -73x 2 -18x+9.
Аналогично проверим остальные числа.
2 – не корень, 3 – корень, -3 –корень, 9 – не корень, ½ - не корень, -1/2 –корень, 3/2 – не корень, ¼ - корень.
Итак, многочлен f(x)= 8x 5 -14x 4 -77x 3 +128x 2 +45x-18 имеет пять рациональных корней:{2, 3, -3, -1/2, ¼}.
Применение уравнений широко распространено в нашей жизни. Они используются во многих расчетах, строительстве сооружений и даже спорте. Уравнения человек использовал еще в древности и с тех пор их применение только возрастает. Решения данного рода уравнений можно выполнять по общей схеме решения уравнений высших степеней. Данного рода уравнения имеют решения в радикалах благодаря методу Феррари, позволяющему свести решения к кубическому уравнению. Однако в большинстве случаев с помощью разложения многочлена на множители удается быстро найти решение уравнения.
Допустим, дано двучленное уравнение четвертой степени:
Выполним разложение \ на множители многочлена:
Определяем корни первого квадратного трехчлена:
Определяем корни второго трехчлена:
В результате, исходное уравнение имеет четыре комплексных корня:
Где можно решить уравнения 4 степени онлайн?
Решить уравнение вы можете на нашем сайте https://сайт. Бесплатный онлайн решатель позволит решить уравнение онлайн любой сложности за считанные секунды. Все, что вам необходимо сделать - это просто ввести свои данные в решателе. Так же вы можете посмотреть видео инструкцию и узнать, как решить уравнение на нашем сайте.А если у вас остались вопросы, то вы можете задать их в нашей групе Вконтакте http://vk.com/pocketteacher. Вступайте в нашу группу, мы всегда рады помочь вам.
Решение Декарта - Эйлера
Сделав подстановку , получим уравнение в следующем виде (он называется «неполным»):
y 4 + p y 2 + q y + r = 0 .Корни y 1 , y 2 , y 3 , y 4 такого уравнения равны одному из следующих выражений:
в которых сочетания знаков выбираются таким образом, чтобы выполнялось следующее соотношение:
,
причём z 1 , z 2 и z 3 - это корни кубического уравнения
Решение Феррари
Основная статья : Метод Феррари
Представим уравнение четвёртой степени в виде:
A x 4 + B x 3 + C x 2 + D x + E = 0,Его решение может быть найдено из следующих выражений:
если β = 0
, решив u
4 + αu
2 + γ = 0
и, сделав подстановку 
, найдём корни:
.
, (любой знак квадратного корня подойдёт)
, (три комплексных корня, один из которых подойдёт)
Два ± s должны иметь одинаковый знак, ± t - независимы. Для того, чтобы найти все корни, надо найти x для знаковых комбинаций ± s ,± t = +,+ для +,− для −,+ для −,−. Двойные корни появятся два раза, тройные корни - три раза и корни четвёртого порядка - четыре раза. Порядок корней зависит от того, какой из кубических корней U
выбран.
См. также
- Легко решаемые типы уравнений 4 степени: Биквадратное уравнение , возвратное уравнение четвёртой степени
Литература
- Корн Г., Корн Т. (1974) Справочник по математике.
Ссылки
- Решение Феррари (англ.)
Wikimedia Foundation . 2010 .
Смотреть что такое "Уравнение четвертой степени" в других словарях:
уравнение четвертой степени - — [Л.Г.Суменко. Англо русский словарь по информационным технологиям. М.: ГП ЦНИИС, 2003.] Тематики информационные технологии в целом EN quartic equation … Справочник технического переводчика
График многочлена 4 ой степени с четырьмя корнями и тремя критическими точками. Уравнение четвёртой степени в математике алгебраическое уравнение вида: Четвёртая степень для алгебраических уравнений является наивысшей, при которой… … Википедия
Уравнение вида: anxn + an − 1xn − 1 + ... + a1x + a0 = 0 называется возвратным, если его коэффициенты, стоящие на симметричных позициях, равны, то есть если an − k = ak, при k = 0, 1, …, n. Содержание 1 Уравнение четвёртой степени … Википедия
В котором неизвестный член в четвертой степени. Полный словарь иностранных слов, вошедших в употребление в русском языке. Попов М., 1907. БИКВАДРАТНОЕ УРАВНЕНИЕ от лат. bis, дважды, и quadratum, квадрат. Уравнение, в котором наибольшая степень… … Словарь иностранных слов русского языка
Вместе с арифметикой есть наука о числах и через посредство чисел о величинах вообще. Не занимаясь изучением свойств каких нибудь определенных, конкретных величин, обе эти науки исследуют свойства отвлеченных величин как таковых, независимо от… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
Совокупность прикладных знаний, позволяющих авиационным инженерам на занятий в области аэродинамики, проблем прочности, двигателестроения и динамики полета летательных аппаратов (т.е. теории) создать новый летательный аппарат или улучшить… … Энциклопедия Кольера
Самой древней математической деятельностью был счет. Счет был необходим, чтобы следить за поголовьем скота и вести торговлю. Некоторые первобытные племена подсчитывали количество предметов, сопоставляя им различные части тела, главным образом… … Энциклопедия Кольера
История технологий По периодам и регионам: Неолитическая революция Древние технологии Египта Наука и технологии древней Индии Наука и технологии древнего Китая Технологии Древней Греции Технологии Древнего Рима Технологии исламского мира… … Википедия
Уравнением называется математическое соотношение, выражающее равенство двух алгебраических выражений. Если равенство справедливо для любых допустимых значений входящих в него неизвестных, то оно называется тождеством; например, соотношение вида… … Энциклопедия Кольера
Теорема Абеля Руффини утверждает, что общее уравнение степени при неразрешимо в радикалах. Содержание 1 Подробности … Википедия
В общем случае решение уравнения четвёртой степени осуществляется с использованием методов решения уравнений для высших степеней, например, методом Феррари или с помощью схемы Горнера. Но некоторые уравнения 4-ой степени имеют более простое решение.
Существует несколько особых типов уравнений четвертой степени, со способами решения которых вы познакомитесь ниже:
- Биквадратное уравнения $ax^4+bx^2+c=0$;
- Возвратные уравнения вида $ax^4+bx^3+cx^2 +bx+ a=0$;
- Уравнения вида $ax^4+b=0$.
Решение биквадратных уравнений четвёртой степени
Биквадратные уравнения $ax^4+bx^2+c=0$ сводятся к квадратным путём замены переменной $x^2$ на новую, например, на $y$. После замены решается новое полученное уравнение, а затем значение найденной переменной подставляется в уравнение $x^2=y$. Результатом решения будут корни уравнения $x^2=y$.
Пример 1
Решите уравнение $x(x-1)(x-2)(x-3)=24$:
Раскроем скобки в многочлене:
$(x^2-3x)(x^2-3x+2)=24$
В таком виде становится очевидно, что в качестве новой переменной можно выбрать выражение $y=x^2-3x$, подставим её:
$y \cdot (y+2)=24$
Теперь решим два квадратных уравнения $x^2-3x=-4$ и $x^2-3x=-6$.
Корни первого уравнения $x_1{1,2}=4;-1$, второе решений не имеет.
Решение возвратных уравнений 4 степени
Эти уравнения вида $ax^4+bx^3+cx^2 +bx+ a=0$ повторяют своими коэффициентами при младших членах коэффициенты при многочленах со старшими степенями. Для решения такого уравнения сначала делят его на $x^2$:
$ax^4+bx^3+cx^2 +bx+ a=0|:x^2$
$ax^2+bx+c+\frac{b}{x} + \frac{a}{x^2}=0$
$a(x^2+\frac{1}{x^2})+b(x+\frac{1}{x}) + c=0$
Затем заменяют $(x+\frac{1}{x})$ на новую переменную, тогда $(x^2+\frac{1}{x^2})=y^2-2$, после подстановки получаем следующее квадратное уравнение:
$a(y^2-2)+by+c=0$
После этого ищем корни уравнений $x+\frac{1}{x}=y_1$ и $x+\frac{1}{x}=y_2$.
Аналогичным методом решаются возвратные уравнения вида $ax^4+bx^3+cx^2 +kbx+ k^2a=0$.
Пример 2
Решите уравнение:
$3x^4-2x^3-9x^2-4x+12=0$
Данное уравнение – возвратное уравнение вида $ax^4+bx^3+cx^2 +kbx+ k^2a=0$. Поэтому разделим всё уравнение на $x^2$:
$3x^2-2x-9 \cdot \frac{2 \cdot 2}{x}+3 \cdot (\frac{2}{x})^2=0$
$3(x^2+\frac{4}{x^2})-2(x+\frac{2}{x}-9=0$
Произведём замену выражения $x+\frac{2}{x}$: $3(y^2-4)-2y-9=0$
Рассчитаем корни данного уравнения, они равны $y_1=3$ и $y_2=-\frac{7}{3}$.
Соответственно, теперь необходимо решить два уравнения $x+\frac{2}{x}=3$ и $x+\frac{2}{x}=-\frac{7}{3}$. Решение первого уравнения - $x_1=1, x_2=2$, второе уравнение не имеет корней.
Следовательно, корнями исходного уравнения являются $x_1=1, x_2=2$.
Уравнения вида $ax^4+b=0$
Корни уравнения такой разновидности находятся с помощью применения формул сокращённого умножения.
