Дискриминант и корни квадратных трёхчленов
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Пусть , , — различные числа, причем . Докажите, что если уравнения и имеют ровно один общий корень, то другие корни этих уравнений удовлетворяют уравнению .
Пусть — корни а — корни Подставим в уравнения, тогда, так как он общий, получится:
взаимно уничтожается, перебрасываем все слагаемые с влево, остальное — вправо и выносим общие множители, получается:
Так как и по условию различны, то следовательно, можно поделить на откуда получим, что Тогда из теоремы Виета и Так как по условию, разделим на каждое уравнение. Получаем, что и
Помимо этого, по теореме Виета: то есть Но Тогда по обратной теореме Виета и — корни
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Подсказка 1
Если мы хотим представить наш многочлен в виде (x + c)² + k (то есть выделить полный квадрат), то нам надо понять, чему равно c. Коэффициент перед х в таком выражении будет равен 2c, а значит 2c = 4, c = 2. Надо понять, какое k, если x^2 + 4x - 5 = 0. Сделайте это в пунктах (а) и (б). Что получается?
Подсказка 2
В первом k = -9, а во втором k = 3/4. Что нужно делать дальше? Перенести число в другую часть. Мы получили равенство вида (x - c)² = -k. Каким должно быть k, чтобы были решения и какие решения будут при нужных k?
Подсказка 3
Оно должно быть отрицательным, так как квадрат всегда неотрицателен. А значит, в пункте (б) решений просто нет. В первом пункте обратите внимание, что есть не только случай, когда x + 2 = 3!
a) Переносим свободный член на правую сторону:
Чтобы выделить полный квадрат, добавим и вычтем :
Теперь у нас есть:
Таким образом, действительные корни уравнения:
(b) Переносим свободный член на правую сторону:
Чтобы выделить полный квадрат, добавим и вычтем :
Поскольку правая часть отрицательна, это указывает на то, что у уравнения нет действительных корней.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Ненулевые числа и таковы, что уравнение имеет единственное решение. Докажите, что .
Подсказка 1
Попробуйте раскрыть скобки и привести подобные! Какое условие должно выполняться, чтобы полученное уравнение имело единственное решение?
Подсказка 2
Верно, дискриминант должен быть равен нулю! Попробуйте разложить дискриминант на множители и посмотрите внимательно на условие задачи!
Пусть не так. Тогда и перед нами квадратное уравнение:
Его дискриминант равен
Дискриминант должен быть равен 0 и и ненулевые, значит (?!)
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Один из корней квадратного уравнения равен Решите неравенство:
С учётом ОДЗ корня . Поскольку , то при неравенство не выполняется. Поэтому рассмотрим , откуда неравенство примет вид:
Знак сохраняется в силу умножения на положительное число, видим, что выражение совпало с первоначальным уравнением, откуда имеем корень . Далее снова при условии второй корень изначально уравнения отрицателен (произведение равно ), откуда неравенство превращается в равенство только при , в силу того, что при больших оно выполняется, и получается нужный ответ.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Рассмотрим множество квадратных трёхчленов вида , где и различные натуральные числа от до Каких больше квадратных трёхчленов — тех, что имеют корни, или тех, которые не имеют корней?
Источники:
Подсказка 1
Понятно, что сразу хочется рассмотреть дискриминант) он будет равен 4m² - 4n². Может тут есть какая-то симметрия?
Подсказка 2
Вспомните, что m и n - различные числа, и если есть трехчлен x² + 2mx + n², то есть и x² + 2nx + m²)
Из условия на коэффициенты следует, что рассматриваемых квадратных трёхчленов конечное число. Разобьём это множество квадратных трехчленов на пары: и Эти трехчлены имеют дискриминанты и Поскольку и различные числа, в каждой паре один из трёхчленов имеет корни, другой не имеет корней. Таким образом, этих трёхчленов поровну.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
У уравнений
есть один общий корень. Чему может быть равен этот корень, если известно, что ?
Подсказка 1
Давайте обозначим общий корень за r. Что будет, если его подставить?
Подсказка 2
2019r(a-b) = (a-b). Как отсюда можно найти r?
Пусть общий корень данных уравнений равен Тогда
Отсюда получаем, что
Поскольку из этого следует, что
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Известно, что квадратный трёхчлен
не имеет корней. Докажите, что
Обозначим через квадратный трёхчлен из условия задачи:
Если одновременно поменять знаки у всех коэффициентов трёхчлена то у него по-прежнему не будет корней, а требуемое неравенство не изменится. Поэтому можно считать, что и при всех
Решение 1.
Поскольку не имеет корней, его дискриминант отрицателен:
После деления на и приведения подобных получим неравенство
Нам требуется доказать, что или, что то же самое, Заменим в этом неравенстве на правую часть неравенства (*), тем самым уменьшив левую часть. Останется доказать неравенство
После приведения подобных оно примет вид
и теперь оно очевидно в силу неравенства о средних.
Решение 2.
Положим
Тогда По условию квадратный трёхчлен не имеет корней. Тогда его дискриминант отрицателен, значит, Перепишем в новых обозначениях неравенство, которое нужно доказать:
Это равносильно неравенству и в таком виде оно очевидно, поскольку
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Существуют ли такие попарно различные числа и , что число является корнем квадратного трёхчлена , число является корнем квадратного трёхчлена , а число является корнем квадратного трёхчлена ?
Источники:
Подсказка 1
Ну раз нам сказали, что a, b, c - корни, то мы знаем, что при постановки их в соответствующие квадратные трёхчлены мы получим нули, а это может быть очень полезно.
Подсказка 2
Теперь наша задачка превратилась в задачу про a, b, c, а именно: может ли система из полученных уравнений иметь решение, где a, b, c были бы попарно различны. А мы знаем, что в системах полезно складывать и вычитать уравнения, чтобы получать некоторые следствия, можем ли мы что-то тут придумать?
Подсказка 3
Попробуйте сложить все 3 уравнения и преобразовать полученное выражение в более хороший вид, откуда сразу будет видно противоречие.
Предположим, что существуют, тогда справедливы равенства , , . Сложим эти равенства и получим
Теперь видно, что равенство возможно лишь при , а это противоречит условию.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Разность между наибольшим и наименьшим корнями уравнения равна 5. Найдите все возможные значения .
Подсказка
Запишите в явном виде выражение для разности корней и найдите с помощью него дискриминант, теперь остается лишь найти значения а, при которых достигается данное значение дискриминанта
Из условия получаем
Запишем дискриминант
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Даны два уравнения и в которых все коэффициенты ненулевые. Оказалось, что они имеют общий корень. Обязательно ли
Подсказка 1
Давайте обозначим общий корень за t. Тогда трёхчлены в этой точке принимают одинаковое значение. Каким тогда равенством связаны t, a, c?
Подсказка 2
(a-c)(t^2 - 1) = 0. Обязательно ли тогда первая скобка должна обнуляться?
Пусть — общий корень, то есть и . Тогда
Если , то . Тогда коэффициенты удовлетворяют соотношению . Нетрудно подобрать такую тройку, в которой .
Например, уравнения и имеют общий корень .
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Числа и таковы, что каждый из двух квадратных трёхчленов и имеет по два различных корня, а произведение этих трёхчленов имеет ровно три различных корня. Найдите все возможные значения суммы этих трёх корней.
Подсказка 1
Вспомним теорему Безу или то, что ax²+bx+c = a(x-x₁)(x-x₂), x₁, x₂ - корни квадратного трёхчлена. А в таком виде уже очевидно, как произведение исходных 2-ух квадратных трёхчленов может иметь 3 различных корня.
Подсказка 2
Верно, у них должен быть общий корень. Вспомним такой факт, что если P₁(x₀) = 0 и P₂(x₀) = 0, то и c*P₁(x₀) + d*P₂(x₀) = c*0 + d*0 = 0 для всех c, d и кв. трёхчленов P₁(x), P₂(x). Может быть, у нас получится найти такие c, d, которые дадут нам дополнительную информацию про общий корень?
Подсказка 3
Полезно взять c = 1, d = -1, потому как тогда уйдёт x².
Подсказка 4
Ура, мы поняли, что они имеют общий корень: 1, а не пора ли применять Виета?)
Подсказка 5
Из Виета мы поняли, что первый трёхчлен имеет корень b, а второй: a. Получается, что нам нужно найти 1 + a + b, а оно уж очень похоже на x² + ax + b, что нам остаётся сделать, чтобы решить задачу?
Если каждый трёхчлен имеет два различных корня, а их произведение — три различных, то эти трёхчлены имеют ровно один общий корень. Значит, его имеет их разность . Отметим, что иначе трёхчлены совпадут, равно как и их оба корня. Таким образом, их общий корень равен . При подстановке в оба трёхчлена получим . Также по теореме Виета понятно, что первый трёхчлен имеет корень , а второй — , тогда искомая сумма равна .
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Про коэффициенты , , и двух квадратных трехчленов и известно, что . Могут ли эти трехчлены иметь общий корень?
Источники:
Поскольку коэффициенты обоих трёхчленов положительны, то их корни (если они есть) отрицательны.
Общий корень этих трёхчленов является корнем их разности, то есть
Из условия следует, что и то есть Противоречие.
Замечание.
Условие положительности коэффициентов существенно. Например, трёхчлены: и имеют общий корень при этом
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
В множестве выбрали подмножество Оказалось, что никакой квадратный трехчлен, все три коэффициента которого принадлежат не имеет действительных корней. Какое наибольшее число элементов могло быть в
Источники:
Если и то дискриминант трехчлена неотрицательный, значит, у него есть корни. Таким образом, множество не содержит чисел, отличающихся хотя бы вдвое.
Покажем, что если в отношение любых двух чисел меньше то все трехчлены с коэффициентами из не имеют корней. Пусть — наибольшее из чисел в а — наименьшее. Тогда дискриминант трехчлена с коэффициентами из не больше
Очевидно, что максимальное подмножество в котором отношение любых двух чисел меньше имеет мощность Подходит, например,
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Старший коэффициент квадратного трехчлена равен . Один из его корней равен . Найдите второй корень, если известно, что .
Подсказка 1
Давайте сразу переведём эту задачу на язык уравнений. Вспомните формулу квадратного трёхчлена и попробуйте записать каждое условие по отдельности.
Подсказка 2
Мы знаем, что корни можно найти через дискриминант, но такой способ как-то быстро убивает желание решать задачку из-за страшных уравнений, в такие моменты полезно подумать, а вдруг есть другой способ нахождения корней? Где фигурировали основные утверждения из условия?
Подсказка 3
Ну конечно же, через теорему Виета, нам об этом говорит то, что мы уже знаем один из корней, а также то, что старший и свободный коэффициенты равны конкретным числам. Не забывайте, что теорема Виета недостаточное условие для того, чтобы были вещественные корни, а значит нужно проверять подходят ли корни или что дискриминант неотрицателен (подставить так же будет полезно для проверки себя после долгих вычислений), но нам повезло и уже сказали, что есть корень 5/2!
Квадратный трехчлен имеет вид . По условию сразу получаем . Значение квадратного трехчлена в нуле равно в точности свободному коэффициенту, то есть . По теореме Виета произведение корней квадратного уравнения равно значению . По условию один из корней равен , поэтому второй корень равен
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Найдите многочлен второй степени, если известно, что его корни равны и а свободный член равен
Подсказка 1
Нам известны корни уравнения и один из его коэффициентов, для полной картины не хватает только старшего и среднего коэффициента. Какая теорема позволяет нам легко выражать корни через соотношение коэффициентов?
Подсказка 2
Конечно теорема Виета! x₁+x₂=-b/a нам пока мало что даёт, а вот из x₁x₂=c/a можно найти старший коэффициент, а уже затем через него найти и b. Осталось только аккуратно всё посчитать и подставить🤗
По теореме Виета имеем
Тогда трёхчлен имеет вид
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Квадратный трёхчлен имеет два различных корня, а трёхчлен корней не имеет. Докажите, что у первого трёхчлена корни разного знака.
Источники:
Из условия сразу следует, что
Так как
то
Поэтому
По теореме Виета произведение корней первого трёхчлена равно поэтому корни разного знака.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Известно, что сумма любых двух из трёх квадратных трёхчленов
не имеет корней. Может ли сумма всех этих трёхчленов иметь корни?
Подсказка 1
Пусть наши трёхчлены — это функции f(x), g(x) и h(x) соответственно. Какое общее свойство есть у попарных сумм наших функций, которое следует из того, что они не имеют корней?
Подсказка 2
Давайте рассмотрим функцию f(x) + g(x). Обратите внимание, что её ветви направленны вверх, а корней при этом нет. Какие тогда значения по знаку может принимать функция?
Подсказка 3
Так как график функции f(x) + g(x) не имеет пересечений с осью Ox, а ветви данной параболы направлены вверх, то можно сделать вывод, что f(x) + g(x) > 0. Аналогичное утверждение можно сказать и про оставшиеся две суммы. Подумайте, как отсюда доказать, что f(x) + g(x) + h(x) > 0
Пусть Многочлен не имеет корней и имеет положительный старший коэффициент, следовательно, положителен при любых значениях Аналогично, и для любого
Зафиксируем произвольную точку Тогда Складывая полученные неравенства и деля на 2, получим
тем самым, сумма трех рассматриваемых трехчленов положительна в любой действительной точке.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Дискриминанты трёх приведенных квадратных трёхчленов равны , и . Докажите, что можно выбрать по одному корню каждого из них так, чтобы их сумма равнялась сумме оставшихся корней.
Подсказка 1
У нас есть равенство сумм корней, так что можно в нём всё перенести в одну сторону. Тогда у нас появятся разности корней одного и того же трёхчлена. Что интересного можно сказать про них?
Подсказка 2
Попробуйте выразить разность корней через дискриминант квадратного трёхчлена.
Подсказка 3
Верно, дискриминант равен квадрату разности между корнями! Тогда мы знаем, чему равны разности корней, и можем подобрать их знаки так, чтобы равенство стало верным!
Обозначим корни данных трёхчленов (одной букве с разными индексами соответствуют корни одного трёхчлена).
Так как дискриминант равен квадрату разности между корнями, то (без ограничения общности для определённости обозначений)
Получаем
требуемое.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Даны три квадратных трёхчлена: Докажите, что уравнение имеет не более восьми корней.
Каждый корень данного уравнения является корнем одного из квадратных трёхчленов с некоторым набором знаков. Таких наборов и все они дают действительно квадратные трёхчлены, так как коэффициент при нечётен. Однако двум противоположным наборам знаков соответствуют квадратные уравнения, имеющие одни и те же корни. Значит, все решения уравнения содержатся среди корней четырёх квадратных уравнений. Следовательно, их не более восьми.