Budapesti Fazekas Mihály Gyakorló Általános Iskola és Gimnázium

FaceBook oldalunk

joomla facebook

Látogatók

Mai1037
Heti9978
Havi27556
Összes1217501

IP: 3.88.220.93 Unknown - Unknown 2019. június 16. vasárnap, 20:00

Ki van itt?

Guests : 163 guests online Members : No members online

Honlapok

SULINET Matematika

Oktatási Hivatal

Versenyvizsga portál
banvv

Matematika Portálok

Berzsenyi Dániel Gimnázium

berzsenyi

Óbudai Árpád Gimnázium
arpad

 

Szent István Gimnázium

sztistvan

A gondolkodás öröme
gondolkodasorome

Vegyes feladatok: VF_000026 ( VF_000026 )
Témakör: *Algebra (egyenletrendszer)

Oldjuk meg a következő egyenletrendszert:

$ \left( {x+y} \right)\left( {x^2+y^2} \right)=a $
$ \left( {x-y} \right)\left( {x^2-y^2} \right)=b $


 

A baloldalakat polinommá alakítva

$ x^3+x^2y+xy^2+y^3=a, $
$ x^3-x^2y-xy^2+y^3=b $

egyenletekhez jutunk. Miután mind a két egyenlet harmadfokú és az egyik sem látszik alacsonyabb fokúra redukálhatónak, az egyenletrendszer megoldásánál majd köbgyökvonást kell végeznünk. Arra törekszünk tehát, hogy a változók lehető egyszerű kifejezésének teljes köbét állítsuk elő. Összeadva -et és -t, továbbá osztva kettővel

$ x^3+y^3=\dfrac{a+b}{2}. $

A baloldalt $ 3x^2y+3xy^2 $ egészítené ki $ \left( {x+y} \right) $ köbére. Vegyük észre, ha -ből kivonjuk -t, éppen ilyen alakú kifejezéshez jutunk:

$ 3x^2+3cy^2=a-b. $

Minkét oldalt $ \dfrac{3}{2} $ -vel szorozva nyerjük

$ 3x^2y+3xy^2=\dfrac{3\left( {a-b} \right)}{2} $

és összege

$ x^3+3x^2y+3xy^2+y^3=\left( {x+y} \right)^3=\dfrac{a+b+3a-3b}{2}=2a-b. $

Köbgyököt vonva

$ x+y=\sqrt[3]{2a-b}. $

Másrészt -et így alakíthatjuk át:

$ xy\left( {x+y} \right)=\dfrac{a-b}{2}, $

melybe $ x+y $ alatt nyert értékét behelyettesítve,

$ xy=\dfrac{a-b}{2\sqrt[3]{2a-b}}. $

Eszerint $ x $ és $ y $ a következő másodfokú egyenlet gyökei

$ z^2-\sqrt[3]{2a-b}\cdot z+\dfrac{a-b}{2\sqrt[3]{2a-b}}=0. $

Megoldva az egyenletet:

$ z_1 =x_1 =y_2 =\dfrac{\sqrt[3]{2a-b}+\sqrt {\sqrt[3]{\left( {2a-b} \right)^2-\dfrac{2\left( {a+b} \right)}{\sqrt[3]{2a-b}}}} }{2}, $
$ z_2 =x_2 =y_1 =\dfrac{\sqrt[3]{2a-b}-\sqrt {\sqrt[3]{\left( {2a-b} \right)^2-\dfrac{\left( {2a-b} \right)}{\sqrt[3]{2a-b}}}} }{2}. $

 

2. Megoldás

Vezessünk be új változókat. Legyen $ x+y=u $ , és $ xy=v $ . Az új változók behelyettesítése céljából átalakítjuk egyenleteinket

$ \begin{array}{c} \left( {x+y} \right)\left( {x^2+y^2} \right)=\left( {x+y} \right)\left[ {\left( {x+y} \right)^2-2xy} \right]=a \ \left( {x-y} \right)\left( {x^2-y^2} \right)=\left( {x-y} \right)^2\left( {x+y} \right)=\left[ {\left( {x+y} \right)^2-4xy} \right]\left( {x+y} \right)=b. \ \end{array} $

Elvégezve a behelyettesítést

$ u\left( {u^2-2v} \right)=u^3-2uv=a, $
$ \left( {u^2-4v} \right)u=u^3-4uv=b. $

Vonjuk ki kétszereséből -et

$ u^3=2a-b; \quad u=\sqrt[3]{2a-b}=x+y $

-ből kifejezzük $ v $ -t $ u $ -val, majd behelyettesítjük $ u $ -nak -ból nyert értékét

$ v=\dfrac{u^3-a}{2u}=\dfrac{a-b}{2\sqrt[3]{2a-b}}=xy. $

Minthogy és megegyezik az 1. megoldás (5) és (6) egyenletével az 1. megoldás szerint számolhatunk tovább. Megjegyzés: Mindkét adott függvény az $ x $ és $ y $ szimmetrikus kifejezése, amin azt értjük, hogy $ x $ és $ y $ felcserélésével változatlan marad. Az $ u=x+y $ és $ v=xy $ kifejezéseket a két változó elemi szimmetrikus kifejezéseinek nevezzük. Bebizonyítható, hogy bármely szimmetrikus kifejezés pusztán a négy alapművelet segítségével kifejezhető az elemi szimmetrikus kifejezésekkel, mégpedig egyértelműen. A 2. megoldásban ezt tettük.

 


QR kód

Budapesti Fazekas Mihály Gyakorló Általános Iskola és Gimnázium

QR

 

 

 

Bejelentkezés cikkíróknak


Joomla template: szsnjm3-001
(c) Szoldatics József (www.szolda.hu), Eszesen KFt. 2011/2016