Iš testwiki.
Ketvirto laipsnio lygtis
- redukuojama keitiniu ir gaunama lygtis:
- Surasime kam lygūs koeficientai p, q ir r.
- Iš Niutono Binomo formulės žinome, kad
- Į lygtį vietoje įstatome keitinį ir gauname:
- Surandame kam lygus išskleidus:
- Surandame kam lygus išskleidus:
- Surandame kam lygus išskleidus:
- Iš čia turime, kad
Ketvirto laipsnio lygties sprendimas pirmu budu
Imame redukuotą lygtį
- Įvedame, pagalbinį nežinomąjį z, kurio reikšmę vėliau surasime ir užrašome taip:
- Čia
- Kad polinmas , esantis laužtiniuose skliaustuose, būtų pilnas kvadratas, reikia, kad jo abi šaknys (sprendiniai) sutaptų, t. y. kad jo diskriminantas
- būtų lygus 0. Tada galėsime pasinaudoti formule nes polinomas turės vienodas šaknis ( o todėl ) ir bus , o kitas polinomas bus
- Taigi,
- Lygtis yra vadinama ketvirto laipsnio lygties rezolvente (išsprendėja). Vieną iš jos trijų šaknų (realiają) gausime . Tada įstate į diskrimanto lygtį vietoje z, galėsime apskaičiuoti O tada ir surasti lygties sprendinius (abu sprendiniai vienodi).
- Taigi, turime:
- pakeičiame
- Lygčiai pakeitimas yra kad gauti
- Lygties
- viena šaknis yra:
- Tada
- Dabar galime surasti lygties sprendinį:
- Toliau, žinodami, kad gauname:
- Įstatę į lygtį gauname:
- Iš čia nesunku matyti, kad arba arba Išsprendę šias lygtis ir gausime visas keturias lygties šaknis.
- Taigi,
Pagalbinės kubinės lygties sutvarkymas
Pagalbinę kubinę lygtį (ketvirto laipsnio lygties rezolventę)
- sutvarkysime padarę keitinį
- Gavome redukuotą kubinę lygtį
- kur
Ketvirto laipsnio lygties sprendimas antru budu
Imame redukuota lygtį:
- Į lygtį vietoje x įvedame tris nežinomuosius, kuriuos vėliau susiesime dviem lygtim. Imame
- Išskaičiuojame:
- Įstatę šias reikšmes į lygtį , padaugintą iš 16, gauname:
- Dabar reikalaujame, kad
- Įvedę šias sąlygas turėsime lygtį:
- Pagaliau, vietoje lygties gauname trijų lygčių su trimis nežinomaisiais sistemą
- Šią sistemą spręsime panašiai, kaip sprendžiama trečio laipsnio lygčių sistema. Pakėlę lygtį kvadratu, gauname
- Pagal Vijeto teoremą, iš sistemos lygčių nesunku pastebėti, kad , , turi būti trečio laipsnio lygties
- šaknys. Ši lygtis taip pat vadinama ketvirto laipsnio lygties rezolvente. Suradę visas tris jos šaknis , , , tuo pačiu rasime , ir . Kadangi visos trys lygtys ir yra simetrinės u, v ir w atžvilgiu, tai kurią lygčių šaknį pažymėsime , kurią ar nesudaro jokios reikšmės nei mūsų sistemos, nei lygties sprendiniui. Toliau jau nesunku rasti u, v ir w, nes reikia tik ištraukti kvadratines šaknis iš , ir , atseit,
- Pagaliau įstatę u, v ir w reikšmes į lygybę , rasime lygties šaknis. Paėmę kurią nors reikšmę ir pažymėję ją , o reikšmes pažymėje atitinkamai ir taip, kad gausime arba
- arba, pavyzdžiui,
- Abi šios sistemos yra lygiavertės (tapatingos), nes jos gaunamos viena iš kitos, pakeitus visų u, v ir w ženklus priešingais. Tai nepakeičia jų reikšmių, bet tik pačius u, v ir w pažymėjimus.
Pavyzdžiai
- Rasime lygties realiąją šaknį.
- Turime, kad , , .
- Turime
- ir lygčių sistemą
- pakeliame trečią eilutę kvadratu, kad atitiktų Vijeto teoremą:
- Tada įstatę į lygčių sistemą p, q ir r reikšmes, gauname:
- Sudarome kubinę pagalbinę lygtį, pritaikę Vijeto teoremą:
- Iš kubinės lygties kalkuliatoriaus https://www.calculatorsoup.com/calculators/algebra/cubicequation.php internete, randame, kad
- Tada:
- Kad ištrauktume šaknį iš kompleksinio skaičiaus pasinaudosime formulėmis:
- Taigi, gauname:
- Toliau gauname lygties sprendinius:
- Pusė iš šių sprendinių neteisingi. Iš realiųjų sprendinių neteisingi sprendiniai yra ir . Pirmi keturi sprendiniai turėtų būti neteisingi, nes netenkina sąlygos Kitaip tariant, pirmi keturi sprendiniai yra likusieji sprendiniai su ženklu "minus". T. y.
- Visada arba pirmi keturi sprendiniai teisingi, arba paskutiniai keturi sprendiniai teisingi. Nes pirmies keturiems sprendiniams:
- o keturiems paskutiniams sprendiniams: