Matematika/Paprasčiausios algebrinės lygtys

Iš testwiki.
Pereiti į navigaciją Jump to search

Čia aprašomos paprasčiausios algebrinės lygtys ir jų sprendimai. Aiškinama sunkėjimo tvarka.

Naudosime tokį žymėjimą: x, x1, x2 ir t.t. žymės nežinomuosius, o a, b, c, d ir t.t. – konkrečius duotus skaičius.

Pagrindinė algebros teorema

n-tojo laipsnio polinomas (taigi, ir lygtis) turi lygiai n kompleksinių šaknų (sprendinių).

Tiesinė lygtis

Bendra forma:

a⋅x=b

Sprendinys:

x=ba


Bendra forma:

ax2=b

Sprendimas:

x2=bax1,2=±ab

Vijeto teorema

Vijeto formulės kvadratiniam polinomui p(X)=ax2+bx+c ir jo šaknims x1,x2 kvadratinėje lygtyje p(x)=0 yra

x1+x2=−ba,x1⋅x2=ca

/lm; Pavyzdžiui, jei turime kvadratinę lygtį

x2−x−6=0,

ją išspręsti galime pasinaudoję Vijeto teorema ir sudarę lygčių sistemą

{x1+x2=−−11x1⋅x2=−61

Jei šią sistemą bandytume spręsti formaliai (pvz., išsireikšdami vieną iš kintamųjų), vėl gautume tą pačią lygtį. Praktikoje, naudojant Vijeto teoremą lygčių sprendimui, sprendinius x1 ir x2 bandoma „atspėti“ - sugalvoti tokius x1 ir x2, kad jie tenkintų lygčių sistemą. Šiuo atveju sprendiniai yra -2 ir 3.

Vijeto formulės kubiniam polinomui p(X)=aX3+bX2+cX+d ir jo šaknims x1,x2,x3 lygtyje p(X)=0 yra

x1+x2+x3=−ba,x1x2+x1x3+x2x3=ca,x1x2x3=−da

Pilnoji kvadratinė lygtis

Bendra forma:

ax2+bx+c=0

Sprendimas:

randame pagalbinį skaičių – diskriminantą D:

D=b2−4ac

Tada jei D<0, tai realiųjų skaičių aibėje sprendinių nėra. Priešingu atveju realiuosius sprendinius rasime taip:

x1,2=−b±D2a

  • Pavyzdžiui, reikia surasti kuriuose taškuose kertasi parabolė su Ox ašimi.
3x2+8x+4=0,
D=b2−4ac=82−4⋅3⋅4=64−48=16,
x1,2=−b±D2a=−8±162⋅3=−8±46=−23;−2.
Patikriname:
3⋅(−23)2+8⋅(−23)+4=3⋅49−163+4=43−163+4=4−163+4=−123+4=−4+4=0;
3⋅(−2)2+8⋅(−2)+4=3⋅4−16+4=12−16+4=0.

c=0

Bendra forma:

ax2+bx=0

Sprendimas:

iškeliame x prieš skliaustus:

x(ax+b)=0

Tada iš sandaugos savybių išplaukia, kad

x=0arba⁡ax=−bx=−ba

Kvadratinė lygtis, kurios a=1

Duota kvadratinė lygtis:

x2+bx+c=0,

kurią perrašome taip:

(x+b2)2+(c−b24)=0.
Čia (x+b2)2=x2+bx+b24.
Todėl:
(x+b2)2=−(c−b24),
(x+b2)2=b24−c,
x+b2=±b24−c,
x=−b2±b24−c,
x=−b2±14⋅(b2−4c),
x=−b2±12⋅b2−4c,
x=−b±b2−4c2.
x1=−b+b2−4c2;x2=−b−b2−4c2.

Kvadratinė lygtis, kurios a yra bet koks

Duota kvadratinė lygtis:

ax2+bx+c=0,
x2+ba⋅x+ca=0,

kurią perrašome taip:

(x+b2⋅a)2+(ca−b24⋅a2)=0.
Čia (x+b2⋅a)2=x2+ba⋅x+b24⋅a2.
Todėl:
(x+b2a)2=−(ca−b24a2),
(x+b2a)2=b24a2−ca,
x+b2a=±b24a2−ca,
x=−b2a±b24a2−ca,
x=−b2a±14a2⋅(b2−4ac),
x=−b2a±12a⋅b2−4ac,
x=−b±b2−4ac2a.
x1=−b+b2−4ac2a;x2=−b−b2−4ac2a.

Bikvadratinė lygtis

Bendra forma:

ax4+bx2+c=0

Sprendimas:

pažymime x2=y, tada x4=y2.

ay2+by+c=0,

o tai pilnoji kvadratinė lygtis, kuri jau išspręsta anksčiau. Jos sprendiniai yra y1 ir y2.

Grįžtame prie pažymėjimo:

y1=x2ir⁡y2=x2,

o tai kvadratinės lygtys, kurios jau išspręstos anksčiau. Iš jų rasime sprendinius x1,x2,x3,x4.

Kubinė lygtis, kurios d=0

Bendra forma:

Sprendimas:

iškeliame x prieš skliaustus:

x(ax2+bx+c)=0

Tada iš sandaugos savybių išplaukia, kad

x=0arba⁡ax2+bx+c=0

Išsprendę kvadratinę lygtį, būsime radę visus tris lygties sprendinius x1,x2,x3.

Pilnoji kubinė lygtis

Bendra forma:

ax3+bx2+cx+d=0

Sprendimas:

Lygtį padalijame iš a ir keitiniu x=y−b3, pertvarkome lygtį į paprastesnį pavidalą

x3+px+q=0.

Randame pagalbinį skaičių – diskriminantą:

D=(q2)2+(p3)3

Kubinės lygties su realiaisiais koeficientais diskriminantas apibrėžia, kokias šaknis turi lygtis:

1. Jei D > 0, viena šaknis yra realioji ir dvi kompleksinės.

2. Jei D = 0, visos šaknys yra realiosios ir bent dvi iš jų yra vienodos.

3. Jei D < 0, visos trys šaknys yra realiosios ir skirtingos.

Pagal Kardano formulę, viena lygties šaknis

x1=−p2+D3+−p2−D3

Kai D > 0, ši šaknis vienintelė

Kai D ≤ 0, tai lygtį ax3+bx2+cx+d=0 padaliję iš reiškinio x−x1, gausime kvadratinę lygtį, kurios sprendimas nurodytas aukščiau.