一元n次方程的解有哪些特征

中国五大银行2023-05-03  9

韦达定理说明了一元n次方程中根和系数之间的关系。

这里主要讲一下一元二次方程两根之间的关系。

一元二次方程ax^2+bx+c=0(a≠0且b^2-4ac≥0)中,两根

x1

,

x2

有如下关系:

x1+x2=-b/a;

x1x2=c/a

 一元二次方程ax^2+bx+c=0

(a≠0

且△=b^2-4ac≥0)中

设两个根为x1和x2

则x1+x2=

-b/a

x1x2=c/a

用韦达定理判断方程的根

若b^2-4ac>0

则方程有两个不相等的实数根

若b^2-4ac=0

则方程有两个相等的实数根

若b^2-4ac≥0则方程有实数根

若b^2-4ac<0

则方程没有实数解

韦达定理在更高次方程中也是可以使用的。一般的,对一个一元n次方程∑aix^i=0

它的根记作x1,x2…,xn

我们有

∑xi=(-1)^1a(n-1)/a(n)

∑xixj=(-1)^2a(n-2)/a(n)

πxi=(-1)^na(0)/a(n)

其中∑是求和,π是求积。

如果一元二次方程

在复数集中的根是,那么

由代数基本定理可推得:任何一元

n

次方程

在复数集中必有根。因此,该方程的左端可以在复数范围内分解成一次因式的乘积:

其中是该方程的个根。两端比较系数即得韦达定理。

法国数学家韦达最早发现代数方程的根与系数之间有这种关系,因此,人们把这个关系称为韦达定理。历史是有趣的,韦达的16世纪就得出这个定理,证明这个定理要依靠代数基本定理,而代数基本定理却是在1799年才由高斯作出第一个实质性的论性。

韦达定理在方程论中有着广泛的应用。

(x1-x2)的绝对值为(根号下b^2-4ac)/(a的绝对值)

一元n次方程有n个根,包括实根虚根。一元n次方程,存在无实数解的情况。如果有实数,那么n次方程就有n个实数根。这n个实数根,可能互不相等,也可能相等。

例如:

一元二次方程,如果判别式小于0,那就没有实数根。如果判别式等于0,那就有2个相等的实数根;如果判别式大于0,那就有2个不相等的实数根。

一元N次多项式的n个根,意味着多项式可以分解因式:a(x-x1)(x-x2)(x-xn)

系数比较得到:

a=N次项系数

-a(x1+x2++xn)=(N-1)次项系数

所以 所有根之和是 (N-1)次项系数 和 N次项系数 之商的相反数。

没有

这个问题是5次以上方程就没有通解了

1829-1831年,伽罗瓦(法,1811-1832年)完成的几篇论文中,首创了现在称为置换群的思想,建立了判别方程根式解的充分必要条件,从而宣告了方程根式解这一经历了300年的难题的彻底解决。

伽罗瓦通过改进拉格朗日的思想,把预解式的构成同置换群联系起来,发展了阿贝尔的思想,把全部问题转化或归结为置换群及其子群结构的分析。这个理论的大意是:每个方程对应于一个含有方程全部根的域(伽罗华域),这个域对应于这个方程根的置换群(伽罗华群)。一个方程的伽罗华群是可解群当且仅当这方程是根式可解的。作为这个理论的推论,可以得出五次以上一般代数方程根式不可解,以及用尺规作图中“三等分任意角”和“倍立方”问题不可能等结论。

微分方程的解根据方程类型而定,以下为具体解法。

一、一阶微分方程

1可分离变量方程

若一阶微分方程y'=f(x,y)可以写成dy/dx=p(x)q(y),则称之为可分离变量方程,分离变量得dy/q(y)=p(x)dx,两边积分∫dy/q)(y)=∫p(x)dx即可得到通解。

2齐次方程

将齐次方程通过代换将其化为可分离变量方程。令u=y/x,即y=ux,则dy/dx=u+xdu/dx,齐次方程dy/dx=φ(y/x)化为u+xdu/dx=φ(u),分离变量得du/φ(u)-u=dx/x,两边积分

∫du/φ(u)-u=∫dx/x后即得齐次方程的通解。

3一阶线性方程

对于一阶线性方程y'+P(x)y=Q(x)的通解为y= e ^-∫P(x)dx (∫Q(x)e ^∫P(x)dx+C)

4伯努利方程

伯努利方程y'+P(x)y=Q(x)y^n(n∈R,n≠0,1)的通解为z=y^1-n= e ^-∫(1-n)P(x)dx (∫(1-n)Q(x)e ^∫(1-n)P(x)dx dx+C)

二、可降阶的二阶微分方程

y”=f(x)型方程——缺y,y'

对于此类方程,只要连续积分两次,即可得原方程的通解

y”=f(x,y')型方程——缺y

令y'=p,则y''=p'=dp/dx,原方程降为p(x)的一阶方程p'=f(x,p)设其通解为

p=φ(x,C1),即y'=φ(x,C1),两边积分即可得原方程的通解y= ∫φ(x,C1)dx+C2

y”=f(y,y’)型方程——缺x

具体变换过程如下:

令y'=p,则y''=p'=dp/dx=pdp/dx,原方程降为一阶方程pdp/dy=f(y,p)

设其通解为p=φ(y,C1),分离变量有 dy /φ(y,C1)=dx,两边积分即得其通解为

∫dy/φ(y,C1)x+C2

三、二阶线性微分方程

二阶常系数齐次线性方程y''+py'+qy=0,根据其特征方程r^2+pr+q=0根不同情况,其通解有以下三种形式:

(1)特征方程r2+pr+q=0有两个不相等的实根 r1,r2时,通解为Y=C1e^r1x+C2e^r2x

(2)特征方程r2+pr+q=0有两个相等的实根r时,通解为Y=(C+C2x)e^rx

(3)特征方程r2+pr+q=0有一对共轭复根r=a±iβ时,通解为Y=e^αx (C1cos βx+C2sin βx)

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