Wróć do informacji o e-podręczniku Wydrukuj Pobierz materiał do PDF Pobierz materiał do EPUB Pobierz materiał do MOBI Zaloguj się, aby dodać do ulubionych Zaloguj się, aby skopiować i edytować materiał Zaloguj się, aby udostępnić materiał Zaloguj się, aby dodać całą stronę do teczki
Równanie wielomianowe
Definicja: Równanie wielomianowe

Równaniem wielomianowym stopnia n, n, nazywamy równanie, które można zapisać w postaci Wx=0, gdzie Wx jest wielomianem stopnia n.

Pierwiastek wielomianu
Definicja: Pierwiastek wielomianu

Pierwiastkiem wielomianu nazywamy taką liczbę rzeczywistą a, dla której zachodzi równość Wa=0.

Rozwiązaniem równania Wx=0 są wszystkie pierwiastki wielomianu Wx.

Wzory Viète’a dla równania trzeciego stopnia
Twierdzenie: Wzory Viète’a dla równania trzeciego stopnia

Jeżeli x1, x2, x3 są rozwiązaniami równania x3+bx2+cx+d=0, to:

x1+x2+x3=-bx1·x2+x1·x3+x2·x3=cx1·x2·x3=-d
Dowód

Skoro x1, x2, x3 są rozwiązaniami równania x3+bx2+cx+d=0, więc są pierwiastkami wielomianu Wx=x3+bx2+cx+d.

Wielomian Wx możemy zapisać w postaci iloczynowej Wx=x-x1x-x2x-x3, stąd:

Wx=x2-xx2-xx1+x1x2x-x3=

=x2-x1+x2x+x1x2x-x3=

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

=x3-x1+x2+x3x2+x1x2+x1x3+x2x3x-x1x2x3

Ponieważ wielomiany są równe, otrzymujemy:

x1+x2+x3=-bx1x2+x1x3+x2x3=cx1x2x3=-d,

co kończy dowód.

Na pewno znasz różne metody wyznaczania pierwiastków równania wielomianowego.

Możemy je obliczać przez sprowadzenie do postaci iloczynowej metodą wyłączania wspólnego czynnika przed nawias, grupowania wyrazów lub korzystając ze wzorów skróconego mnożenia.

Najpierw omówimy jednak prostszą metodę wyznaczania całkowitych pierwiastków równania przez „zgadywanie”.

Liczba rozwiązań równania wielomianowego
Twierdzenie: Liczba rozwiązań równania wielomianowego

Liczba pierwiastków niezerowego wielomianu Wx jednej zmiennej jest nie większa niż stopień wielomianu Wx. Rozwiązaniem równania Wx=0 są wszystkie pierwiastki wielomianu Wx.

Przykład 1

Rozwiąż równanie x5+1=0.

Możemy zauważyć, że W-1=0, czyli liczba x=-1 jest rozwiązaniem równania. Równanie nie posiada innych rzeczywistych rozwiązań.

Przykład 2

Szczególnym równaniem wielomianowymrównanie wielomianowerównaniem wielomianowym może być równanie kwadratowe. Wyznaczymy rozwiązanie równania x2-3x+2=0.

Wyróżnik trójmianu kwadratowego, zwany „deltą” jest równy:

=9-8=1, oznacza to, że równanie ma dwa rozwiązania.

Ze wzorów Viète’a dla równań stopnia drugiego mamy:

x1·x2=ca, x1·x2=2

x1+x2=-ba, x1+x2=3

Jakie to liczby, których iloczyn jest równy 2, a suma 3? Łatwo zauważyć, że są to liczby 12.

Ponieważ liczba pierwiastków jest nie większa, niż stopień równania, zatem są to wszystkie rozwiązania równania.

Rozwiązania równania to x=1, x=2.

Przykład 3

Szczególnym równaniem wielomianowym jest również równanie liniowe, czyli takie w którym niewiadoma występuje w pierwszej potędze.

Rozwiążemy równanie 100x-1=0.

100x-1=0

100x=1

x=1100

Równanie ma jedno rozwiązanie x=1100.

Przykład 4

Rozwiążemy równanie x4-5x2+4=0.

W tym celu spróbujemy „odgadnąć” pierwiastek całkowity odpowiedniego wielomianu.

Wx=x4-5x2+4.

Łatwo zobaczyć, że suma współczynników wielomianu jest równa 0, więc liczba 1 jest pierwiastkiem równania.

W ( 1 ) = ( 1 ) 4 5 · 1 2 + 4 = 1 5 + 4 = 0

W-1=-14-5·-12+4=1-5+4=0

Jest to równanie czwartego stopnia, więc może mieć cztery rozwiązania. Sprawdzimy, czy liczba 2 jest pierwiastkiem tego wielomianu.

W2=24-5·-22+4=16-20+4=0

Zatem również W-2=-24-5·-22+4=16-20+4=0.

Równanie ma cztery rozwiązania x=-2, x=-1, x=1, x=2.

Przykład 5

Dane jest równanie x3-2x2+zx+u=0, które ma trzy pierwiastki. Obliczymy wartości parametrów zu oraz rozwiązania x1, x2, x3 równania, jeżeli wiadomo, że x2=x1-3, x3=x1+2.

Korzystając ze wzorów Viète’a dla równań trzeciego stopnia, mamy:

x1+x2+x3=2x1·x2+x1·x3+x2·x3=zx1·x2·x3=-u

x1+x1-3+x1+2=2

3x1=3

x1=1

x2=1-3

x2=-2

x3=1+2

x3=3

Obliczymy wartości parametrów zu.

1·-2+1·3+-2·3=z

-2+3-6=z

z=-5

1·-2·3=-u

u=6

Liczby 1, -23 są pierwiastkami równania, parametr z=-5, parametr u=6.

Słownik

równanie wielomianowe
równanie wielomianowe

równanie, które można zapisać w postaci Wx=0, gdzie Wx jest wielomianem stopnia n