Материал: kozinova_at_osharina_nn_matematika_lineinaia_algebra_analiti

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

Пример 7. Решим кубичное уравнение

x3 3 x2 6 x 8 0

a 3, b 6, c 8

 

 

 

 

x t

a

 

t 1

 

t 1 3 3 t 1 2 6 t 1 8 0

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t3 3 3 t2 3 6 6 t 1 3 6 8 0

 

 

 

 

t3 9t 0

 

 

p 9, q 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t t 3 t 3 0, t1 3, t2 0, t3 3

 

 

 

 

 

 

x1 4,

x2 1,

x3 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пример 8. Решим кубичное уравнение

 

 

 

 

 

 

x3 3 x2 9 x 5 0

a 3, b 9, c 5

 

 

 

 

 

 

x t

a

 

t 1

 

t 1 3 3 t 1 2 9 t 1 5 0

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t3 3 3 t2 3 6 9 t 1 3 9 5 0

 

 

 

 

t3 6t 2 0

 

p 6, q 2

 

 

 

 

 

 

 

p 3

q

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q

 

 

 

 

 

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q

 

 

 

 

 

 

,

A 3

 

 

Q , B 3

 

 

Q

 

 

 

 

 

 

 

3

 

2

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

Q 9,

 

 

A 3

 

,

 

 

B 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t A B , t

 

 

 

 

 

A B

 

i

A B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2, 3

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

3

 

 

 

 

 

3

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

2

 

 

4

2

 

 

 

 

 

 

 

 

t 3 4 3 2 , t

2, 3

 

i

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 3

 

3

 

3

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

2

4

2

 

 

 

x 3

4 3 2 1,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2, 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение уравнений четвертой степени методом Ферари x4 a x3 b x2 c x d 0

Рассматривается соответствующее кубичное уравнение: t3 bt2 a c 4d t a2d 4bd c2 0

Если t t1 ‒ произвольный корень этого уравнения, тогда четыре корня

первоначального уравнения четвертой степени находятся как корни двух квадратных уравнений

 

2

 

a

t1

 

 

 

2

 

 

 

a

 

x

 

 

 

x

 

 

 

 

 

2

2

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

t

2

 

 

x2

 

 

 

b t

 

 

t c x

1

d

 

 

1

 

2

1

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

71

Примечание. Подкоренное выражение в правой части квадратных уравнений является полным квадратом.

Пример 9. Решим уравнение четвертой степени

x4 5 x3 5 x2 5 x 6 0

 

 

a 5, b 5, c 5, d 6

t3 5t

2 t 5 0 t

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

5

 

5

 

 

25

 

 

 

 

 

 

2

 

5

 

 

 

 

 

25

 

x

 

 

 

x

 

 

 

 

5

5

x

 

 

 

5

5

x

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

2

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

 

5

x

5

 

 

5 x 7 2

 

 

x2

5

 

 

5

 

5 x 7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

2

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

2

 

 

 

2

 

 

x2 5 x 6 0 x2 1 x1 3, x2 2, x3, 4 1

4.3. Разложение многочленов на множители. Деление многочленов. Элементарные дроби

Разложение многочленов на множители

 

Если многочлен

F x может быть

представлен в виде

произведения

многочленов f1 x , f2

x ,..., fs x , то

эти многочлены

называются

множителями (делителями) многочлена F x . Каждый многочлен степени n

относительно x может быть единственным способом представлен в виде

произведения постоянной и n линейных множителей x xi , где xi

i

 

1,n

корни многочлена, а именно

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F x a0xn a1xn 1

 

 

 

 

n

 

 

a0 0 ,

 

 

 

 

... an 1x an a0 x xi ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i 1

 

 

x xi .

 

 

 

где корню xi

кратности mi

соответствует mi

множителей

 

 

 

Деление многочленов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Частное от деления многочлена F x степени n

на многочлен G x

степени m (в случае, когда n m ) может быть представлено в виде

 

 

 

 

F x

 

a xn a xn 1

... a

x a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

1

n 1

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

G x

 

 

b xm b xm 1

... b

 

x b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

1

m 1

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c

xn m c xn m 1 ... c

x c

 

Q x

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

1

 

 

n m 1

n m

 

G x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где остаток Q x есть многочлен степени, меньшей, чем m.

72

 

Примечания.

k

 

 

 

и Q x определяются однозначно.

 

 

 

 

 

1.

Коэффициенты ck

0, n m

2.

Остаток Q x отсутствует

в том и только в том случае, когда G x

 

является делителем многочлена F x .

3.

Если многочлен

V x

является общим делителем (множителем)

 

многочленов F x

и G x ,

то его корни являются общими корнями этих

 

многочленов.

 

 

 

 

 

 

 

 

F x

 

 

 

 

 

4.

Отношение

 

 

,

как и числовую дробь можно сократить на любой

 

G x

 

общий множитель числителя и знаменателя.

5.

Согласно теореме Безу

 

 

 

 

 

F x x c Q x F c .

 

 

 

 

 

Многочлены

 

 

 

 

 

 

F x a xn

a xn 1 ... a

x a

 

0

1

 

 

n 1

 

n

 

G x b xm

b xm 1 ... b

 

x b

 

0

1

 

 

m 1

 

m

имеют хотя бы один общий корень (и, таким образом, общий делитель ненулевой степени) в том и только в том случае, если результант многочленов R F , G равен нулю. Результант многочленов ‒ определитель n m порядка

,

где на свободных местах стоят нули; коэффициенты a0, a1,..., an 1, an занимают m строк, а коэффициенты b0,b1,...,bm 1,bm занимают n строк.

Пример 10. Установим наличие общих корней у многочленов

F x x3 x2 x 1 G x x3 x2 x 1

Вычислим результант данных многочленов. Многочлены F x и G x имеют хотя бы один общий корень, так как R F , G 0 .

73

R F , G

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 1

1 0

0

 

1

1

1

1 0 0

 

1

1

1

 

1

0

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

1

1

1

1

0

 

0

1

1

1

1 0

 

 

 

 

 

 

0

1

 

1

1

1

 

 

0 0 1

1 1

1

 

0

0

1

1

1

1

 

 

 

 

 

 

1 1

1

1

0

0

 

1

1

1

1

0

0

 

0

2

0

2

0

0

 

1

1

 

1

 

1

0

 

 

0

1

1

1

1

0

 

0

1

1

1

1

0

 

 

 

 

 

 

 

0

1

 

1

 

1

1

 

 

0

0

1

1

1

1

 

0

0

1

1

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пример 11. Установим отсутствие общих корней у многочленов

F x x3 x2 4x 4 G x x3 x2 x 1

Вычислим результант данных многочленов. У многочленов нет общих

корней, так как R F , G 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R F , G

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

4

4 0

0

 

 

1

1

4 4 0

0

 

 

1

1

4

4

0

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

1

1

4 4 0

 

 

0

1

1 4

4 0

 

 

 

 

 

 

 

 

0

1

1

4

4

 

 

0

0

1

1 4

4

 

 

0

0

1 1 4

4

 

 

 

 

 

 

 

 

0

1

3 8

0

 

 

1

1

1

1

 

0

0

 

 

0

2

3 5

0

0

 

 

0

0

1

3

8

 

 

0

1

1

1

 

1

0

 

 

0

0

2 3 5

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

0

2

3

5

 

 

0

0

1

1

 

1

1

 

 

0

0

0 2 3 5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

4

4

 

 

8

0

 

28

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

4

12

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

3

8

180 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

1

3 8

 

 

3

0

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

2

3 5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Элементарные дроби

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Отношение

Q x

 

многочлена Q x степени k и

многочлена G x степени

G x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m без общих корней может быть представлено в виде суммы m элементарных дробей, соответствующих корням xi (кратности mi ) многочлена G x

Q x

mi

dij

 

 

 

 

G x

x xi j

i j 1

Примечание. Коэффициенты dij элементарных дробей можно найти,

умножая обе части данного равенства на многочлен G x и приравнивая коэффициенты при одинаковых степенях x в обеих частях полученного равенства.

74

F x

Каждая рациональная функция G x , частное от деления многочлена

F x степени n на многочлен G x степени m, может быть представлена в виде

суммы многочлена и конечного числа элементарных дробей.

Пример 12.

 

 

F x

 

x3 x2 4x 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

G x

 

 

x3 x2

x 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Получим представление рациональной функции в виде суммы

многочлена и конечного числа элементарных дробей

 

 

 

 

 

F x

 

x3 x2 x 1 2x2 3x 5

1

2x2 3x 5

 

 

 

G x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x3 x2 x 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x3 x2 x 1

 

 

Ранее,

в

одном

 

 

 

из

 

примеров,

 

 

было

 

 

 

показано,

что

у многочленов

F x x3 x2 4x 4

и

 

 

G x x3 x2 x 1

 

нет общих

корней, так

как

R F , G 0 .

 

 

Очевидно,

 

 

что

и

 

у

 

многочленов

 

Q x 2x2 3x 5

и

G x x3 x2 x 1 также не будет общих корней.

 

 

 

 

G x x3 x2 x 1 x2 x 1 x 1 x2 1 x 1

 

 

G x x i x i x 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q x

 

2x2 3x 5

 

 

 

 

d

 

d

2

 

 

 

 

d

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

G x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x3 x2 x 1

x i

 

x i

 

 

x

1

 

 

 

 

 

 

 

2x2 3x 5 d

x i x 1

d

2

 

x i

x 1 d

3

x i x i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d1

d2 d3

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d

1 i

d

2

1 i 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d i d

2

i d

3

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d1 d2 d3 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d1 d2 d1 d2 i 3 2d3 10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d1

d2 i d3 5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d1 d2 3

 

 

d1

d2 1.5, d3

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d1 d2 i

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F x

 

x3 x2 4x 4

 

 

 

Q x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

G x

 

x3 x2 x 1

G x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1.5

 

1.5

 

 

 

5

1

 

3x

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x i

 

x i

 

x 1

 

 

 

 

 

 

x 1

 

 

 

 

75

Источник: https://studfile.net/preview/15912971/