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!

Hogyan kell megoldani?

605
x^4-2x^3-13x^2+14x+24=0
Jelenleg 1 felhasználó nézi ezt a kérdést.
0
Középiskola / Matematika

Válaszok

2
Negyedfokú az egyenlet, erre egyszerű megoldóképlet nincs.

A legegyszerűbb megoldás, ha számítógépes segítségért folyamodunk, például:
www.wolframalpha.com/input/?i=x^4-2x^3-13x^2%2B14x%2B24%3D0

Vagy némi gyakorlattal észre lehet venni, hogy mi mindent lehet kiemelni a polinomból, így szorzattá tudjuk alakítani:
`(x+3)(x+1)(x-2)(x-4)=0`
Ebből az alakból már azonnal leolvashatók a gyökök: -3, -1, 2 és 4.

Persze valószínűleg egy lépésben nem fog sikerülni kiemelni mind a négy elsőfokú tényezőt, de az is elég, ha másodfokúak szorzatára tudjuk bontani, mert arra már van megoldóképlet. Tehát pl. az alábbi alak is hasznos:
`(x^2+4x+3)(x^2-6x+8)=0`
0

Az ilyen feladatoknál érdemes így kezdeni; kiemelünk x-et, a konstans tagot átvisszük a másik oldalra:

x*(x³-2x²-13x+14) = -24

Ha x egész, akkor a bal oldalon olyan szorzat keletkezik, amelynek mindkét tényezője egész, és értéke -24. Ez csak abban az esetben lehet így, hogyha x|(-24), tehát x osztója a 24-nek.

Szedjük össze 24 osztóit: 1;2;3;4;6;8;12;24, és ezek ellentettjei is játszanak, tehát a lehetséges gyökök 16-an vannak. A következő lépcsőfok, hogy ezeket végigpróbálgatjuk, és ha van legalább 2 köztük, ami jó, akkor már az egész egyenlet megoldható, mivel a polinomból ki lehet úgy emelni két lineáris tagot, a maradék pedig másodfokú marad.

A teszteléshez érdemesebb átírni a polinomot ilyen alakra:

x*(x*(x*(x-2)-13)+14)+24, ez az ún. Horner-elrendezés. Ez az átírás azért jobb, mert sokkal kevesebb műveletet kell elvégezni (az eredeti polinomban 3+3+2+1+1+1+1+1=13 műveletet kell elvégezni, míg az átírtban csak 8-at, ráadául sokkal jobban kezelhető is). A számolás menete könnyedén úgy megy, hogy felírjuk a táblázat első sorába az együtthatókat (a legnagyobb fokútól kezdve, és a 0-kat sem hagyjuk ki, ha esetleg nem lenne például x²-es tag), ezután beküldünk egy számot, megszorozzuk az oszlop tetején lévő számmal, az eredményt a szám alá írjuk. A következő lépés az, hogy a kapott számhoz hozzáadjuk a következő sor tetején lévő számot, majd megszorozzuk a belüldött számmal, és ezt folytatólagosan addig csináljuk, amíg nem fogynak el az oszlopok.

Tehát a táblázat első sora: 1|-2|-13|14|24
Beküldjük az x=1-et, 1*1=1, tehát az 1 alá 1-et írunk.
Az 1-hez hozzáadjuk a (-2)-t, így -1-et kapunk, ezt szorozzuk 1-gyel, tehát a -2 alá -1 kerül.
-1-hez hozzáadjuk a (-13)-at, tehát -14 lesz belőle, ezt szorozzuk 1-gyel, ami -14.
-14+14=0, 0*1=0, ez megy a 14 alá.
0+24=24, 24*1=24, ez lesz az utolsó.
A táblázat második sora tehát: 1|-1|-14|0|24. A táblázat utolsó száma adja a helyettesítési értéket, tehát ha x=1-et írunk be, akkor a helyettesítési érték 24 lesz. Ez nekünk azért nem jó, mert 0-t akarunk a végére.

Most írjuk be az x=4-et, ekkor ezt a sort kapjuk: 4|8|-20|-24|0, ez lesz jó nekünk, tehát a polinomnak gyöke a 0.
Még egy fontos dolgot tud ez a táblázat; megmutatja nekünk azt, hogy ha kiemelünk (x-4)-et (mivel a 4 gyöke volt, ezért (x-4)-et tudunk kiemelni), akkor a többi szám azt mutatja meg, hogy a másik szorzótényezőben a tagok együtthatói mik lesznek, a fokszámok csökkenő sorrendjében, tehát az x⁴-2x³-13x²+14x+24-ből ez lesz: (x-4)*(4x³+8x²-20x-24), illetve majdnem, mivel ha kibontanánk, akkor 4x⁴ lenne, pedig nekünk csak x⁴ van, de 4-gyel való osztás után már normalizálódik a helyzet: (x-4)*(x³+2x²-5x-6).

Ugyanez az eljárás elvégezhető az x³+2x²-5x-6 polinomra is, csak a gyököt kell megtalálni.
0