Теорема Виета
Пусть и обозначают корни приведенного квадратного уравнения
(1)
.
Тогда сумма корней равна коэффициенту при ,
взятому с обратным знаком. Произведение корней равно свободному члену:
;
.
Замечание по поводу кратных корней
Если дискриминант уравнения (1) равен нулю, то это уравнение имеет один корень. Но, чтобы избежать громоздких формулировок, принято считать, что в этом случае, уравнение (1) имеет два кратных, или равных, корня:
.
Доказательство первое
Найдем корни уравнения (1). Для этого применим формулу для корней квадратного уравнения :
;
;
.
Находим сумму корней:
.
Чтобы найти произведение, применим формулу:
.
Тогда
.
Теорема доказана.
Доказательство второе
Если числа и являются корнями квадратного уравнения (1), то
.
Раскрываем скобки.
.
Таким образом, уравнение (1) примет вид:
.
Сравнивая с (1) находим:
;
.
Теорема доказана.
Обратная теорема Виета
Пусть и есть произвольные числа. Тогда и являются корнями квадратного уравнения
,
где
(2)
;
(3)
.
Доказательство обратной теоремы Виета
Рассмотрим квадратное уравнение
(1)
.
Нам нужно доказать, что если и ,
то и являются корнями уравнения (1).
Подставим (2) и (3) в (1):
.
Группируем члены левой части уравнения:
;
;
(4)
.
Подставим в (4) :
;
.
Подставим в (4) :
;
.
Уравнение выполняется. То есть число является корнем уравнения (1).
Теорема доказана.
Теорема Виета для полного квадратного уравнения
Теперь рассмотрим полное квадратное уравнение
(5)
,
где ,
и есть некоторые числа. Причем .
Разделим уравнение (5) на :
.
То есть мы получили приведенное уравнение
,
где ;
.
Тогда теорема Виета для полного квадратного уравнения имеет следующий вид.
Пусть и обозначают корни полного квадратного уравнения
.
Тогда сумма и произведение корней определяются по формулам:
;
.
Теорема Виета для кубического уравнения
Аналогичным образом мы можем установить связи между корнями кубического уравнения. Рассмотрим кубическое уравнение
(6)
,
где ,
,
,
есть некоторые числа. Причем .
Разделим это уравнение на :
(7)
,
где ,
,
.
Пусть ,
,
есть корни уравнения (7) (и уравнения (6)). Тогда
.
Сравнивая с уравнением (7) находим:
;
;
.
Теорема Виета для уравнения n-й степени
Тем же способом можно найти связи между корнями ,
,
... , ,
для уравнения n-й степени
.
Теорема Виета для уравнения n-й степени имеет следующий вид:
;
;
;
.
Чтобы получить эти формулы мы записываем уравнение в следующем виде:
.
Затем приравниваем коэффициенты при ,
,
,
... , и сравниваем свободный член.
Использованная литература:
И.Н. Бронштейн, К.А. Семендяев, Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов, «Лань», 2009.
С.М. Никольский, М.К. Потапов и др., Алгебра: учебник для 8 класса общеобразовательных учреждений, Москва, Просвещение, 2006.
Одним из методов решений квадратного уравнения является применение формулы ВИЕТА , которую назвали в честь ФРАНСУА ВИЕТА.
Он был известным юристом, и служил в 16 веке у французского короля. В свободное время занимался астрономией и математикой. Он установил связь между корнями и коэффициентами квадратного уравнения.
Достоинства формулы:
1 . Применив формулу, можно быстро найти решение. Потому что не нужно вводить в квадрат второй коэффициент, затем из него вычитать 4ас, находить дискриминант, подставлять его значение в формулу для нахождения корней.
2 . Без решения можно определить знаки корней, подобрать значения корней.
3 . Решив систему из двух записей, несложно найти сами корни. В приведенном квадратном уравнении сумма корней равна значению второго коэффициента со знаком минус. Произведение корней в приведенном квадратном уравнении равно значению третьего коэффициента.
4 . По данным корням записать квадратное уравнение, то есть решить обратную задачу. Например, этот способ применяют при решении задач в теоретической механике.
5 . Удобно применять формулу, когда старший коэффициент равен единице.
Недостатки:
1
. Формула не универсальна.
Теорема Виета 8 класс
Формула
Если x 1
и x 2
- корни приведенного квадратного уравнения x 2 + px + q = 0
, то:
Примеры
x 1 = -1; x 2 = 3 - корни уравнения x 2 - 2x - 3 = 0.
P = -2, q = -3.
X 1 + x 2 = -1 + 3 = 2 = -p,
X 1 x 2 = -1 3 = -3 = q.
Обратная теорема
Формула
Если числа x 1 , x 2 , p, q
связаны условиями:
То x 1 и x 2 - корни уравнения x 2 + px + q = 0 .
Пример
Составим квадратное уравнение по его корням:
X 1 = 2 - ? 3 и x 2 = 2 + ? 3 .
P = x 1 + x 2 = 4; p = -4; q = x 1 x 2 = (2 - ? 3 )(2 + ? 3 ) = 4 - 3 = 1.
Искомое уравнение имеет вид: x 2 - 4x + 1 = 0.
2.5 Формула Виета для многочленов (уравнений) высших степеней
Формулы, выведенные Виетом для квадратных уравнений, верны и для многочленов высших степеней.
Пусть многочлен
P(x) = a 0 x n + a 1 x n -1 + … +a n
Имеет n различных корней x 1 , x 2 …, x n .
В этом случае он имеет разложение на множители вида:
a 0 x n + a 1 x n-1 +…+ a n = a 0 (x – x 1)(x – x 2)…(x – x n)
Разделим обе части этого равенства на a 0 ≠ 0 и раскроем в первой части скобки. Получим равенство:
x n + ()x n -1 + … + () = x n – (x 1 + x 2 + … + x n) x n -1 + (x 1 x 2 + x 2 x 3 + … + x n -1 x n)x n -2 + … +(-1) n x 1 x 2 … x n
Но два многочлена тождественно равны в том и только в том случае, когда коэффициенты при одинаковых степенях равны. Отсюда следует, что выполняется равенство
x 1 + x 2 + … + x n = -
x 1 x 2 + x 2 x 3 + … + x n -1 x n =
x 1 x 2 … x n = (-1) n
Например, для многочленов третей степени
a 0 x³ + a 1 x² + a 2 x + a 3
Имеем тождества
x 1 + x 2 + x 3 = -
x 1 x 2 + x 1 x 3 + x 2 x 3 =
x 1 x 2 x 3 = -
Как и для квадратных уравнений, эту формулу называют формулами Виета. Левые части этих формул являются симметрическими многочленами от корней x 1 , x 2 …, x n данного уравнения, а правые части выражаются через коэффициент многочлена.
2.6 Уравнения, сводимые к квадратным (биквадратные)
К квадратным уравнениям сводятся уравнения четвертой степени:
ax 4 + bx 2 + c = 0,
называемые биквадратными, причем, а ≠ 0.
Достаточно положить в этом уравнении х 2 = y, следовательно,
ay² + by + c = 0
найдём корни полученного квадратного уравнения
y 1,2 = 
Чтобы найти сразу корни х 1, x 2, x 3, x 4 , заменим y на x и получим
x² =
х 1,2,3,4 = 
.
Если уравнение четвёртой степени имеет х 1 , то имеет и корень х 2 = -х 1 ,
Если имеет х 3 , то х 4 = - х 3 . Сумма корней такого уравнения равна нулю.
2х 4 - 9x² + 4 = 0
Подставим уравнение в формулу корней биквадратных уравнений:
х 1,2,3,4 = 
,
зная, что х 1 = -х 2 , а х 3 = -х 4 , то:
х 3,4 = 
Ответ: х 1,2 = ±2; х 1,2 =
2.7 Исследование биквадратных уравнений
Возьмем биквадратное уравнение
ax 4 + bx 2 + c = 0,
где a, b, c –действительные числа, причем а > 0. Введя вспомогательную неизвестную y = x², исследуем корни данного уравнения, и результаты занесем в таблицу (см. приложение №1)
2.8 Формула Кардано
Если воспользоваться современной символикой, то вывод формулы Кардано может иметь такой вид:
х = 
Эта формула определяет корни общего уравнения третей степени:
ax 3 + 3bx 2 + 3cx + d = 0.
Эта формула очень громоздкая и сложная (она содержит несколько сложныных радикалов). Она не всегда примениться, т.к. очень сложна для заполнения.
F ¢(xо) = 0, >0 (<0), то точка xоявляется точкой локального минимума (максимума) функции f(x). Если же =0, то нужно либо пользоваться первым достаточным условием, либо привлекать высшие производные. На отрезке функция y = f(x) может достигать наименьшего или наибольшего значения либо в критических точках, либо на концах отрезка . Пример 3.22. Найти экстремумы функции f(x) ...
Список или выбрать из 2-3 текстов наиболее интересные места. Таким образом, мы рассмотрели общие положения по созданию и проведению элективных курсов, которые будут учтены при разработке элективного курса по алгебре для 9 класса «Квадратные уравнения и неравенства с параметром». Глава II. Методика проведения элективного курса «Квадратные уравнения и неравенства с параметром» 1.1. Общие...
Решения от численных методов расчёта. Для определения корней уравнения не требуется знания теорий групп Абеля, Галуа, Ли и пр. и применения специальной математической терминологии: колец, полей, идеалов, изоморфизмов и т.д. Для решения алгебраического уравнения n - ой степени нужно только умение решать квадратные уравнения и извлекать корни из комплексного числа. Корни могут быть определены с...
С единицами измерений физических величин в системе MathCAD? 11. Подробно охарактеризуйте текстовые, графические и математические блоки. Лекция №2. Задачи линейной алгебры и решение дифференциальных уравнений в среде MathCAD В задачах линейной алгебры практически всегда возникает необходимость выполнять различные операции с матрицами. Панель операторов с матрицами находится на панели Math. ...
Этими формулами удобно пользоваться для проверки правильности нахождения корней многочлена, а также для составления многочлена по заданным корням.
История
Эти тождества неявно присутствуют в работах Франсуа Виета . Однако Виет рассматривал только положительные вещественные корни, поэтому у него не было возможности записать эти формулы в общем виде. :138-139
Формулировка
Если c 1 , c 2 , … , c n {\displaystyle c_{1},c_{2},\ldots ,c_{n}} - корни многочлена
x n + a 1 x n − 1 + a 2 x n − 2 + . . . + a n , {\displaystyle x^{n}+a_{1}x^{n-1}+a_{2}x^{n-2}+...+a_{n},}(каждый корень взят соответствующее его кратности число раз), то коэффициенты a 1 , … , a n {\displaystyle a_{1},\ldots ,a_{n}} выражаются в виде симметрических многочленов от корней , а именно:
a 1 = − (c 1 + c 2 + … + c n) a 2 = c 1 c 2 + c 1 c 3 + … + c 1 c n + c 2 c 3 + … + c n − 1 c n a 3 = − (c 1 c 2 c 3 + c 1 c 2 c 4 + … + c n − 2 c n − 1 c n) … a n − 1 = (− 1) n − 1 (c 1 c 2 … c n − 1 + c 1 c 2 … c n − 2 c n + … + c 2 c 3 . . . c n) a n = (− 1) n c 1 c 2 … c n {\textstyle {\begin{matrix}a_{1}&=&-(c_{1}+c_{2}+\ldots +c_{n})\\a_{2}&=&c_{1}c_{2}+c_{1}c_{3}+\ldots +c_{1}c_{n}+c_{2}c_{3}+\ldots +c_{n-1}c_{n}\\a_{3}&=&-(c_{1}c_{2}c_{3}+c_{1}c_{2}c_{4}+\ldots +c_{n-2}c_{n-1}c_{n})\\&&\ldots \\a_{n-1}&=&(-1)^{n-1}(c_{1}c_{2}\ldots c_{n-1}+c_{1}c_{2}\ldots c_{n-2}c_{n}+\ldots +c_{2}c_{3}...c_{n})\\a_{n}&=&(-1)^{n}c_{1}c_{2}\ldots c_{n}\end{matrix}}}Иначе говоря, (− 1) k a k {\displaystyle (-1)^{k}a_{k}} равно сумме всех возможных произведений из k {\displaystyle k} корней.
Если старший коэффициент многочлена a 0 ≠ 1 {\displaystyle a_{0}\neq 1} , то для применения формулы Виета необходимо предварительно разделить все коэффициенты на a 0 {\displaystyle a_{0}} (это не влияет на значение корней многочлена). В этом случае формулы Виета дают выражение для отношений всех коэффициентов к старшему. Из последней формулы Виета следует, что если корни многочлена целочисленные, то они являются делителями его свободного члена, который также целочисленный.
Доказательство
Доказательство осуществляется рассмотрением равенства, полученного разложением многочлена по корням, учитывая, что a 0 = 1 {\displaystyle a_{0}=1}
x n + a 1 x n − 1 + a 2 x n − 2 + . . . + a n = (x − c 1) (x − c 2) ⋯ (x − c n) {\displaystyle x^{n}+a_{1}x^{n-1}+a_{2}x^{n-2}+...+a_{n}=(x-c_{1})(x-c_{2})\cdots (x-c_{n})}Приравнивая коэффициенты при одинаковых степенях x {\displaystyle x} (теорема единственности), получаем формулы Виета.
Примеры
Квадратное уравнение
Если x 1 {\displaystyle x_{1}} и x 2 {\displaystyle x_{2}} - корни квадратного уравнения a x 2 + b x + c = 0 {\displaystyle \ ax^{2}+bx+c=0} ,то
{ x 1 + x 2 = − b a x 1 x 2 = c a {\displaystyle {\begin{cases}~x_{1}+x_{2}=~-{\dfrac {b}{a}}\\~x_{1}x_{2}=~{\dfrac {c}{a}}\end{cases}}}В частном случае, если a = 1 {\displaystyle a=1} (приведенная форма x 2 + p x + q = 0 {\displaystyle x^{2}+px+q=0} ), то
{ x 1 + x 2 = − p x 1 x 2 = q {\displaystyle {\begin{cases}~x_{1}+x_{2}=-p\\~x_{1}x_{2}=q\end{cases}}}Кубическое уравнение
Если x 1 , x 2 , x 3 {\displaystyle x_{1},x_{2},x_{3}} - корни кубического уравнения p (x) = a x 3 + b x 2 + c x + d = 0 {\displaystyle p(x)=ax^{3}+bx^{2}+cx+d=0} , то