Keresés


Toplista

Toplista
  • betöltés...

Magántanár kereső

Ha szívesen korrepetálnál, hozd létre magántanár profilodat itt.
Ha diák vagy és korrepetálásra van szükséged, akkor regisztrálj be és írd meg itt, hogy milyen tantárgyban!

Egyenletrendszer valós számok halmazán

246
1.: x³+y³ =45
x²y+xy²=30

2.: x⁴+y⁴-x²y²=13
x²-y²+2xy=1
Jelenleg 1 felhasználó nézi ezt a kérdést.
Egyenletrendszer
0
Középiskola / Matematika

Válaszok

1
Mivel nincs annyi időm, most csak két szerény ötlettel élnék:
Az 1.) feladatnál kínálja magát az `(x+y)^3=x^3+y^3+3*x*y*(x+y)` azonosság.
Ezt figyelembe véve adódik az `(x+y)^3=135`, azaz `x+y=3*root(3)(5)`. Ez utóbbi egyenletet
összehozva a második egyenlettel egy másodfokú kétismeretlenes egyenletrendszerre redukálhatsz. Több gyöke is van az egyenletrendszernek, de ami titeket érdekel az a valós gyökök. Ebben az esetben az egyik gyök `root(3)(5)`, a másik gyök `2*root(3)(5)`.
2.) feladatnál a második egyenletet átrendezve és négyzetre emelve, kapod `x^4+y^4=1-4x*y+6x^2*y^2` egyenletet. Ezután `(x*y)`-ra nyersz egy másodfokú egyenletet: `13+x^2*y^2=1-4x*y+6x^2*y^2`. Ennek eredményét felhasználva kiküszöbölheted a második egyenletnél az egyik ismeretlent. Itt is több gyöke van az egynletrenszernek, de ami titeket érdekel az a valós gyökök. Ebben az esetben az egyik gyök az `1` illetve a másik gyök a `2`. És ezek ellentettjei.

Visszatérve a megoldáshoz vezető útra az 1.) feladatnál megállapíthatjuk, hogy `135=90+45` felhasználásával adódik az `x+y=3*root(3)(5)` összefüggés. Továbbá `x*y*(x+y)=3*root(3)(5)*xy=30`. Így a következő másodfokú kétismeretlenes egyenletrendszerhez jutunk:
`{(x,+,y,=,3*root(3)(5)),( , ,x*y,=,frac{10}{root(3)(5)}):}`; azaz `x*(3*root(3)(5)-x)=frac{10}{root(3)(5)}`. Innen adódik a `-root(3)(5)*x^2+3*root(3)(5)^2*x-10=0` másodfokú egyenlet, amelynek gyökei `x_1=root(3)(5)` és `x_2=2*root(3)(5)`. Így `y_1=2*root(3)(5)` és `y_2=root(3)(5)`.
Még magyarázatra szorul a megoldóképlet alkalmazása. A diszkrimináns itt `9*25^(2/3)-4*10*5^(1/3)=5*5^(1/3)=5^(4/3)` alakú. Ezt és együtthatókat behelyettesítve a megoldóképletbe adódik egyrészt a `frac{3*25^(1/3)+5^(2/3)}{2*5^(1/3)}=frac{4*5^(2/3)}{2*5^(1/3)}=2*5^(1/3)`, másrészt `frac{3*25^(1/3)-5^(2/3)}{2*5^(1/3)}=frac{2*5^(2/3)}{2*5^(1/3)}=5^(1/3)`.
A kapott megoldások ellenőrzése: `5^(3/3)+2^3*5^(3/3)=5+40=45` és `5^(2/3)*2*5^(1/3)+5^(1/3)*2^2*5^(2/3)=10+20=30` és vica versa.

2.) feladat megoldása esetén rendezzük, majd emeljük négyzetre a második egyenletet.
Azaz `(x^2-y^2)^2=(1-2xy)^2`-ből `x^4+y^4-2x^2*y^2=1-4xy+4x^2*y^2` adódik.
Mindkét egyenletet `x^4+y^4`-re rendezve kapjuk azt a bizonyos `13+x^2*y^2=1-4x*y+6x^2*y^2` másodfokú egyenletre átalakítható egyenletet. Ezt a transzformációt a `t=x*y` új ismeretlen bevezetésével oldjuk meg. Kapjuk a `12+4t-5t^2=0` másodfokú egyenletet.
Ennek gyökei `t_1=2` és `t_2=-6/5`. Ezután az egyszerűbbnek tűnő második egyenletet felhasználva két kétismeretlenes másodfokú egyenletrendszert oldunk meg felhasználva, hogy `t=x*y`.
`{(x^2-y^2,+,2*xy,=,1),( , ,x*y,=,2):}` (3) illetve
`{(x^2-y^2,+,2*xy,=,1),( , ,x*y,=,-6/5):}` (4)

Behelyettesítve az `y=2/x` -et (3) egyenletrendszer első egyenletébe kapjuk, hogy `x^2-4/x^2+3=0`. Ez egy negyedfokú egyenletet eredményez, de `u=x^2` új ismeretlen bevezetésével átalakítható másodfokúra. Ennek gyökei `u_1=-4` és `u_2=1`, de tudjuk, hogy csak `u ge 0` esetén tudunk valós `x` megoldásokat nyerni, ezért `u=1`, amiből `x_1=1` és `x_2=-1`. Amiből következik, hogy `y_1=2` és `y_2=-2`. A részmegoldások ellenőrzését rád bízom.

Hasonlóan behelyettesítve az `y=frac{-6}{5x}` -et (4) egyenletrendszer első egyenletébe kapjuk, hogy `x^2-frac{36}{25*x^2}-frac{12*x}{5*x}-1=0`. Ez is egy negyedfokú egyenletet eredményez, de `v=x^2` új ismeretlen bevezetésével átalakítható másodfokúra. Hasonló módszerrel, mint az előbb ismertetett megoldásnál kapjuk `x_1=-sqrt(frac{sqrt(433)+17}{10})` illetve `x_2=sqrt(frac{sqrt(433)+17}{10})`. Majd `y=frac{-6x}{5}` segítségével `y_1=sqrt(frac{sqrt(433)-17}{10})` illetve `y_2=-sqrt(frac{sqrt(433)-17}{10})`. A kapott gyökök ellenőrzését megint rád bíznám.
Módosítva: 2 éve
1