f(x)是三次fx是n阶多项式式至少有几个根 至多几个实根?


一元n次方程a0xn+a1xn-1+ a2xn-2+……+ an-1x+ an=0
(其中n是自然数,a0,a1,……an是任何复数,且a0
)如果n2,通常也叫高次方程,下面,我们学习一元n次方程的默写重要性质以及它的解法。
以后,我们用符号f(x)来表示a0xn+a1xn-1+ a2xn-2+……+ an-1x+ an,很明显,如果f(a)=0,那么a就是f(x)=0的根,反过来,如果a是方程f(x)=0的根,那么f(a)=0。
一. 裴蜀定理(余数定理)多项式f(x)除以x-a所得的余数等于f(a)
证明:设f(x)除以x-a所得的商是q(x),余数是r
那么,f(x)=(x-a)q(x)+r对于x任何值都成立,因此当x=a时也成立
f(a)=(a-a)q(a)+r
所以r=f(a)
推论1.要使多项式f(x)能被x-a整除,必须并且只须
f(a)=0
推论2.要使x=a是方程f(x)=0的根,必须并且只须
多项式f(x)能被x-a整除。
例1. xnan(n为自然数)能被xa整除的条件。
例2. 求证:如果f(x)=0,有两个不相等的根a和b,那么f(x)能够被(x-a)(x-b)整除。
例3. 试证:多项式x9 +x8+……+x+1能整除多项式x9 999+x8888+……+x1111+1
二. 综合除法(霍纳法)
综合除法是求f(x)除以(x-a)所得的商和余数的一种简便方法。设a0xn+a1xn-1+ a2xn-2+……+ an-1x+ an除以x-a所得的商是b0xn-1+b1xn-2+ b2xn-3+……+ bn-2x+ bn-1余数是r那么,
a0xn+a1xn-1+ a2xn-2+……+ an-1x+ an=(x-a)(b0xn-1+b1xn-2+ b2xn-3+……+ bn-2x+ bn-1)+r= b0xn+(b1-ab0)xn-1+( b2-ab1)xn-2+……+ (bn-abn-1)x -abn-1+ r比较系列:
b0=a0, 所以b0=a0
b1-ab0=a1 b1=a1+ab0
b2-ab1=a2 b2=a2+ ab1
…… ……
bn-1-abn-2=an-1 bn-1=an-1 +abn-2
r-abn-1=an r=an +abn-1
从上面等式可看出,商的各项系数b1,b2,……bn-1和余数r,可以很方便地计算出来:
a0 a1 a2 …… an-1 an a
ab0 ab1 …… abn-2 abn-1
b0=a0 b1=a1+ab0 b2=a2+ ab1…… bn-1=an-1 +abn-2 r=an +abn-1
b0就是a0,可以简单地写下来,把a与b0的积ab0 加到a1
上,就得b1,再把a与b1 的积加到a2 上,就得b2,以此类推,最后把a与bn-1的积abn-1加到an上,就得到余数r。
例1.用综合除法求3x4-7x3+4x2+x-6除以x-2所得的商和余数。
例2.已知f(x)=2x5-15x3+10x2-9用综合除法求f(-3)。
例3.分解因式4x4+4x3-9x2-x+2
例4. 解方程:604x+28㏒3x-23㏒2x-7㏒x+2=0
习题:1.已知ax4+bx3+1能够被(x-1)2整除,求a和b的值。
2.用综合除法求f(x)=-2x5+2x3+4x-3在x=-3时的函数数值f(-3),并求(x+3)除f(x)的商式部分。
3.求证:多项式f(x)除以(x-a)(x-b)所得的余式是
f(a)-f(b) x+a f(b)- b f(a) (ab)
a-b a-b
4.分解因式:16a4-32a3b+24a2b2-8ab3+b4
5.设有多项式f(x)=x4444+x3333+x2222+x1111可被x4+x3+x2+x整除。
6.设有多项式f(x)=4x4+4px3+4qx2+2p(m+1)x+(m+1)2(p)求证:(1)如果f(x)的系数满足p2-4q+4(m+1)=0那么f(x)恰好是一个二次三项式的完全平方。
(2)如果f(x)与F(x)=(2x+ax+b)2表示同一个多项式,那么p2-4q+4(m+1)=0。
7.已知P(x)=(x+1)2n+2x(x+1)2n-1+……+2nxn(x+1)n
证明:(x-1)P(x)+(x+1)2n+1能被xn+1整除。
8.求证:(x-y)6n-1整除整除
+ (y-z)6n-1+ (z-x)6n-1 能被x2+y2+z2-xy-yz-zx整除。
9.已知:f(x)= a0xn+a1xn-1+ a2xn-2+……+ an-1x+ an(a0)
的系数都是偶数。求证:这个多项式能被x-1所整除的必要与充分条件。
三. 有关一元n次方程的根的定理
1. 高斯定理:一元n次方程至少有一个根。
2. 一元n次方程有n个根,并且只有n个根。
3. 如果f(x)= g1(x)g2(x)……gn,(x),g1(x),g2(x),……,gn,(x)的次数都大于0,那么方程g1(x)=0,g2(x)=0,……,gn,(x)=0的所有的根合在一起,就是方程f(x)=0的所有的根。
4. 有理整方程根的定理
(1) 如果方程f(x)=0的系数都为正值(或负值),那么此方程必无正根。
(2) 如果方程f(x)=0,奇数项系数都为正值(或负值),那么此方程必无负根。
(3) 如果方程f(x)=0,有一无理根a+b,那么一定还有一个无理根a-b。
5. 实系数方程f(x)=0,当n是奇数时,至少有一个实数。
6. 实系数方程f(x)=0,如果有一虚根a+bi那么一定还有一个虚根a-bi。
有关根的定理还很多,如重根、根的位置、近似根等等。
四. 整数系数方程的有理根的求法
1. 如果既约分数p/q是整系数方程a0xn+a1xn-1+ a2xn-2+……+ an-1x+ an=0的根那么p一定是an的约数,q一定是a0的约数。
证明:因为p/q是f(x)=0的根,所以f(p/q)=0即a0(p/q)n+a1(p/q)n-1+ a2(p/q)n-2+……+ an-1(p/q)+ an=0乘qn得: a0pn+a1pn-1q+ +……+ an-1pqn-1+ anqn=0
anqn=-p(a0pn-1+a1pn-2q +……+ an-1qn-1)所以anqn/p=-(a0pn-1+a1pn-2q +……+ an-1qn-1)
显然右边是一个整数,以至于anqn/p也是一个整数,但是,p/q是一个既约分数,p的任何一个质因数在q中都没有,在qn中也没有,由此可知p一定是an的约数。
2. 如果一个整系数方程的最高顶的系数是1,那么这个方程有理根只能是整数。
3. 整系数方程的整数根一定是常数项的约数。
例1. 解方程:5x6-7x5+8x4-x3+7x2+8x-4=0
例2. 已知:一个三角形三个内角A、B、C依次成等差数列,这三个角的正切值、、恰为方程x3-(3+2k)x2+(5+4k)x-(3+2k)=0的三个根,又这个三角形的面积为2(3-)求这个三角形的三个角和三个边。
习题1.解方程3x5-8x4+x2+12x-4=0
习题2.因式分解:10x4+41x3+46x2+20x+3
习题3.已知:2与3是方程2x3+mx2+-13x+n=0的根,求m、n,此方程的三个根。
习题4.已知:ABC的三内角A、B、C的正弦值是方程x3-(+1)x2+(-m)x+m=0的三个根,求:A、B、C的度数及m值。
五. 一元n次方程的根和系数的关系
如果一元n次方程a0xn+a1xn-1+ a2xn-2+……+ an-1x+ an=0的根是x1,x2,……xn
x1+x2+……+xn=-an/a0
x1x2+ x1x3+……+ xn-1xn=a2/a0
x1x2……xn=(-1)n an/a0
证明:因为x1,x2,……xn是方程f(x)/ a0=0的n个根,所以xn+a1xn-1/ a0+ a2xn-2/ a0+……+ an/ a0=(x-x1)(x-x2)……(x-xn)=xn-(x1+x2+……+xn)xn-1+(x1x2+ x1x3+……+ xn-1xn) xn-2+……+(-1)n x1x2……xn
比较对应项的系数就得出定理的结论。
例1.已知α、β、γ是方程是方程2x3+x2-4x+1=0的根求下列各式的值
(1)1/αβ+1/βγ+1/αγ
(2)α2+β2+γ2
(3)α3+β3+γ3
例2.已知方程x3+px2+qx+r=0的三个根为α、β、γ求以下列条件为根的方程
(1)-α、-β、-γ
(2)kα、kβ、kγ
(3)1/α、1/β、1/γ
(4)-1/α2、-1/β2、-1/γ2
(5)α2、β2、γ2
(6)α+k、β+k、γ+k
(7)α/βγ、β/αγ、γ/αβ
例3.设方程x4+1/3x2+1/200=0的四个根成等差数列,其中α在0与2之间,求此α角,并求此四根之值
习题1.已知α、β、γ是方程x3-2x2+x-3=0的根,求下列各式的值
(1) α/βγ+β/αγ+γ/αβ
(2) βγ/α+αγ/β+αβ/γ
(3) (α+β)(β+γ)(r+α)
(4)(α2+β2)(β2+γ2)(γ2+α2)
(5)α(1/β+1/γ)+β(1/α+1/γ)+γ(1/α+1/β)
习题2.已知α、β、γ是方程x3+2x2+3x+4=0的根,求以下列条件为根的方程
(1) α2+β2,β2+γ2,γ2+α2
(2) α(β+γ),β(r+α),γ(α+β)
(3) αβ+1/γ,βγ+1/α,αγ+1/β
(4) α/β+γ-α、β/α+γ-β、γ/β+α-γ
习题3.已知方程x3+3x2+mx+n=0的三个根成等差数列,而方程x3-(m-2)x2+(n-3)x-8=0的三个根成等比数列,求m和n的值。
习题4.用韦达定理解下列方程式
(1)
a3-a2x+ay-z=0 (2) x+y+z=15
b3-b2x+by-z=0 x2+y2+z2=83
c3-c2x+cy-z=0 x3+y3+z3=495
习题5.设一个四次项f(x)的x4项的系数和常数项分别为1和48,又它的四个根分别是两个正三角形的边和高,又这两个正方形的面积比试4:1求这个一元四次式。
六. 几种类型的高次方程的解法
1. 倒数方程:起首尾等距的两项系数相等(或绝对值相等)的方程,叫做到数方程。
例1. 2x5+5x4-13x3-13x2+5x+2=0
例2. 4x4-12x3+x2+12x+4=0
2. 二项式方程:方程a0xn+an=0叫做二项方程。
例1. 当n=3、4和6时,用分解因式的方法解方程
xnan=0(a)
例2. 解方程x12+1=0
3. 三项方程:方程ax2n+bxn+c=0叫做三项方程
由于xn=故可化为二项方程来解。
例1. 解方程:36x8-13x4+1=0
例2. 解方程:x10+33x5+32=0
4. 三次方程:假设已知方程x3+ax2+bx+c=0解:设x=y-a/3则可化为y3+py+q=0再令y=u+v
可得:(u+v)3+p(u+v)+q=0
u3+v3+(3uv+p)(u+v)+q=0选取u、v使3uv+p=0,即uv=-p/3于是有
u3v3 =-p3/27
u3+v3=-q
解之得:u3=-q/2+
v3=-q/2- 卡丹公式:
x=+
判别式:实系数三次方程x3+px+q=0
判别式=q2/4+p3/27
(1) 当时,方程有一个实根,两个复根
(2) 当时方程都是实根,并且其中有两个相等
(3) 当时,方程有三个相异的实根。
例1. 解方程:x3-9x2+36x-80=0
例2. 解方程:2x3-6x2+12x-11=0
5. 四次方程: x4+ax3+bx2+cx+d=0
(1) 费拉利法:原方程可化为(x2+ax/2)2-【(a2
/4-b)x2-cx-d】=0, 方程加上,2(x2+ax/2)t/2+(t/2)2,使2(x2+ax/2)t/2+(t/2)2和(x2+ax/2)2,配成完全平方。
同时再减去2(x2+ax/2)t/2+(t/2)2,使2(x2+ax/2)t/2+(t/2)2和(a2/4-b)x2-cx-d也成为一个完全平方。
于是,(x2+ax/2+ t/2)2-【(a2/4-b+t)x2+(at/2-c)x+t2/4-d】=0方括号内的x二次三项式是一个完全平方的条件,是它的判别式为0,(at/2-c)2-4(a2/4-b+t)(t2/4-d)=0设t0为一根,则有(x2+ax/2+ t0/2)2-(x+)2=0分解为:x2+(a/2+)x+( t0/2)=0,x2+(a/2-)x+( t0/2)=0
解此二次方程即可。
此公式比较复杂,解题时很少用,解方程时多用其推导的思想方法。
(2) 待定系数法(笛卡尔法)
例x4-4x3+x2+4x+1=0
一般地来说,用代数解法(只用加、减、乘、除、乘方、开方六种运算)只能到四次方程。而五次方程以上的一般不能用代数解来解。这个结论到十九世纪才由法国数学家伽罗华作了严密的证明。
习题1.解方程:2x4+3x3-16x2+3x+2=0
2.解方程:6x6+5x5-44x4+44x2-5x+6=0
3.解方程:4x4+2(x+1)2-4x2(x+1)=0
4.解方程:x3+2x2+3x+-1=0
5.解方程:27x6-8=0
6.解方程:x10+x6-x4-1=0
7. 解方程: x3+3x2+6x+5=0
8.解方程:x3+12x2+24x-64=0
9.解方程:x3-12x-8=0
10. 解方程:x4+8x3+22x2+32x+21=0返回搜狐,查看更多
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