Когда теорема виета не работает

Теорема Виета

После того, как вы внимательно изучите, как решать квадратные уравнения обычным образом с помощью формулы для корней можно рассмотреть другой способ решения квадратных уравнений — с помощью теоремы Виета.

Перед тем, как изучить теорему Виета, хорошо потренируйтесь в определении коэффициентов « a », « b » и « с » в квадратных уравнениях. Без этого вам будет трудно применить теорему Виета.

Когда можно применить теорему Виета

Не ко всем квадратным уравнениям имеет смысл использовать эту теорему. Применять теорему Виета имеет смысл только к приведённым квадратным уравнениям.

Приведенное квадратное уравнение — это уравнение, в котором старший коэффициент « a = 1 ». В общем виде приведенное квадратное уравнение выглядит следующим образом:

Обратите внимание, что разница с обычным общим видом квадратного уравнения « ax 2 + bx + c = 0 » в том, что в приведённом уравнении « x 2 + px + q = 0 » коэффициент « а = 1 ».

Если сравнить приведенное квадратное уравнение « x 2 + px + q = 0 » с обычным общим видом квадратного уравнения « ax 2 + bx + c = 0 », то становится видно,
что « p = b », а « q = c ».

Теперь давайте на примерах разберем, к каким уравнениям можно применять теорему Виета, а где это не целесообразно.

Так как « a = 1 » можно использовать теорему Виета.

Так как « a = 3 » не следует использовать теорему Виета.

Так как « a = −1 » не следует использовать теорему Виета.

Как использовать теорему Виета

Теперь мы готовы перейти к самому методу Виета для решения квадратных уравнений.

Теорема Виета для приведённых квадратных уравнений « x 2 + px + q = 0 » гласит что справедливо следующее:

Уравнение	Коэффициенты	Вывод
x 2 − 7x + 1 = 0	a = 1 p = −7 q = 1
3x 2 − 1 + x = 0 Приведем уравнение к общему виду: 3x 2 + x − 1 = 0	a = 3 p = 1 q = −1
−x 2 = −3 + 2x Приведем уравнение к общему виду: −x 2 + 3 − 2x = 0 −x 2 − 2x + 3 = 0	a = −1 p = −2 q = 3

x1 + x2 = −p

x1 · x2 = q

, где « x₁ » и « x₂ » — корни этого уравнения.

Чтобы было проще запомнить формулу Виета, следует запомнить:
«Коэффициент « p » — значит плохой, поэтому он берется со знаком минус ».

Так как в этом уравнении « a = 1 », квадратное уравнение считается приведённым, значит, можно использовать метод Виета. Выпишем коэффициенты « p » и « q ».

Запишем теорему Виета для квадратного уравнения.

x1 + x2 = − 4

x1 · x2 = −5

Методом подбора мы приходим к тому, что корни уравнения « x₁ = −5 » и « x₂ = 1 ». Запишем ответ.

Рассмотрим другой пример.

Старший коэффициент « a = 1 » поэтому можно применять теорему Виета.

x1 + x2 = − 1

x1 · x2 = −6

Методом подбора получим, что корни уравнения « x₁ = −3 » и « x₂ = 2 ». Запишем ответ.

Если у вас не получается решить уравнение с помощью теоремы Виета, не отчаивайтесь. Вы всегда можете решить любое квадратное уравнение, используя формулу для нахождения корней.

Деление уравнение на первый коэффициент

Рассмотрим уравнение, которое по заданию требуется решить, используя теорему Виета.

Сейчас в уравнении « a = 2 », поэтому перед тем, как использовать теорему Виета нужно сделать так, чтобы « a = 1 ».

Для этого достаточно разделить все уравнение на « 2 ». Таким образом, мы сделаем квадратное уравнение приведённым.

Теперь « a = 1 » и можно смело записывать формулу Виета и находить корни методом подбора.

x1 + x2 = − (−8)

x1 · x2 = −9

x1 + x2 = 8

x1 · x2 = −9

Методом подбора получим, что корни уравнения « x₁ = 9 » и « x₂ = −1 ». Запишем ответ.

Бывают задачи, где требуется найти не только корни уравнения, но и коэффициенты самого уравнения. Например, как в такой задаче.

Корни « x₁ » и « x₂ » квадратного уравнения « x 2 + px + 3 = 0 » удовлетворяют условию « x₂ = 3x₁ ». Найти « p », « x₁ », « x₂ ».

Запишем теорему Виета для этого уравнения.

x 2 + px + 3 = 0

x1 + x2 = −p

x1 · x2 = 3

По условию дано, что « x₂ = 3x₁ ». Подставим это выражение в систему вместо « x₂».

x1 + 3x1 = −p

x1 · 3x1 = 3

4x1 = −p

3x1 2 = 3 |(:3)

4x1 + p = 0

x1 2 = 1

p = −4x1

x1 2 = 1

Решим полученное квадратное уравнение « x₁ 2 = 1 » методом подбора и найдем « x₁ ».

Мы получили два значения « x₁ ». Для каждого из полученных значений найдем « p » и запишем все полученные результаты в ответ.

Теорема Виета в общем виде

В школьном курсе математики теорему Виета используют только для приведённых уравнений, где старший коэффициент « a = 1 », но, на самом деле, теорему Виета можно применить к любому квадратному уравнению.

В общем виде теорема Виета для квадратного уравнения выглядит так:

x1 + x2 = −p a

x1 · x2 = q a

Убедимся в правильности этой теоремы на примере. Рассмотрим неприведённое квадратное уравнение.

Используем для него теорему Виета в общем виде.

x1 + x2 = −3 3

x1 · x2 = −18 3

x1 + x2 = −1

x1 · x2 = −6

Методом подбора получим, что корни уравнения « x₁ = −3 » и « x₂ = 2 ». Запишем ответ.

В заданиях школьной математики мы не рекомендуем использовать теорему Виета в общем виде.

Другими словами, реальную пользу теорема Виета приносит только для приведённых квадратных уравнений, в которых « a = 1 ». Именно в таких случаях она не усложняет жизнь, а позволят без дополнительных расчетов быстро найти корни.

Источник

Теорема Виета

В математике существуют специальные приемы, с которыми многие квадратные уравнения решаются очень быстро и без всяких дискриминантов. Более того, при надлежащей тренировке многие начинают решать квадратные уравнения устно, буквально «с первого взгляда».

К сожалению, в современном курсе школьной математики подобные технологии почти не изучаются. А знать надо! И сегодня мы рассмотрим один из таких приемов — теорему Виета. Для начала введем новое определение.

Квадратное уравнение вида x 2 + bx + c = 0 называется . Обратите внимание: коэффициент при x 2 равен 1. Никаких других ограничений на коэффициенты не накладывается.

1. x 2 + 7 x + 12 = 0 — это приведенное квадратное уравнение;
2. x 2 − 5 x + 6 = 0 — тоже приведенное;
3. 2 x 2 − 6 x + 8 = 0 — а вот это нифига не приведенное, поскольку коэффициент при x 2 равен 2.

Разумеется, любое квадратное уравнение вида ax 2 + bx + c = 0 можно сделать приведенным — достаточно разделить все коэффициенты на число a . Мы всегда можем так поступить, поскольку из определения квадратного уравнения следует, что a ≠ 0.

Правда, далеко не всегда эти преобразования будут полезны для отыскания корней. Чуть ниже мы убедимся, что делать это надо лишь тогда, когда в итоговом приведенном квадратом уравнении все коэффициенты будут целочисленными. А пока рассмотрим простейшие примеры:

Задача. Преобразовать квадратное уравнение в приведенное:

1. 3 x 2 − 12 x + 18 = 0;
2. −4 x 2 + 32 x + 16 = 0;
3. 1,5 x 2 + 7,5 x + 3 = 0;
4. 2 x 2 + 7 x − 11 = 0.

Разделим каждое уравнение на коэффициент при переменной x 2 . Получим:

1. 3 x 2 − 12 x + 18 = 0 ⇒ x 2 − 4 x + 6 = 0 — разделили все на 3;
2. −4 x 2 + 32 x + 16 = 0 ⇒ x 2 − 8 x − 4 = 0 — разделили на −4;
3. 1,5 x 2 + 7,5 x + 3 = 0 ⇒ x 2 + 5 x + 2 = 0 — разделили на 1,5, все коэффициенты стали целочисленными;
4. 2 x 2 + 7 x − 11 = 0 ⇒ x 2 + 3,5 x − 5,5 = 0 — разделили на 2. При этом возникли дробные коэффициенты.

Как видите, приведенные квадратные уравнения могут иметь целые коэффициенты даже в том случае, когда исходное уравнение содержало дроби.

Теперь сформулируем основную теорему, для которой, собственно, и вводилось понятие приведенного квадратного уравнения:

. Рассмотрим приведенное квадратное уравнение вида x 2 + bx + c = 0. Предположим, что это уравнение имеет действительные корни x ₁ и x ₂. В этом случае верны следующие утверждения:

1. x ₁ + x ₂ = − b . Другими словами, сумма корней приведенного квадратного уравнения равна коэффициенту при переменной x , взятому с противоположным знаком;
2. x ₁ · x ₂ = c . Произведение корней квадратного уравнения равно свободному коэффициенту.

Примеры. Для простоты будем рассматривать только приведенные квадратные уравнения, не требующие дополнительных преобразований:

Теорема Виета дает нам дополнительную информацию о корнях квадратного уравнения. На первый взгляд это может показаться сложным, но даже при минимальной тренировке вы научитесь «видеть» корни и буквально угадывать их за считанные секунды.

Задача. Решите квадратное уравнение:

1. x 2 − 9 x + 14 = 0;
2. x 2 − 12 x + 27 = 0;
3. 3 x 2 + 33 x + 30 = 0;
4. −7 x 2 + 77 x − 210 = 0.

Попробуем выписать коэффициенты по теореме Виета и «угадать» корни:

1. x 2 − 9 x + 14 = 0 — это приведенное квадратное уравнение.
   По теореме Виета имеем: x ₁ + x ₂ = −(−9) = 9; x ₁ · x ₂ = 14. Несложно заметить, что корни — числа 2 и 7;
2. x 2 − 12 x + 27 = 0 — тоже приведенное.
   По теореме Виета: x ₁ + x ₂ = −(−12) = 12; x ₁ · x ₂ = 27. Отсюда корни: 3 и 9;
3. 3 x 2 + 33 x + 30 = 0 — это уравнение не является приведенным. Но мы это сейчас исправим, разделив обе стороны уравнения на коэффициент a = 3. Получим: x 2 + 11 x + 10 = 0.
   Решаем по теореме Виета: x ₁ + x ₂ = −11; x ₁ · x ₂ = 10 ⇒ корни: −10 и −1;
4. −7 x 2 + 77 x − 210 = 0 — снова коэффициент при x 2 не равен 1, т.е. уравнение не приведенное. Делим все на число a = −7. Получим: x 2 − 11 x + 30 = 0.
   По теореме Виета: x ₁ + x ₂ = −(−11) = 11; x ₁ · x ₂ = 30; из этих уравнений легко угадать корни: 5 и 6.

Из приведенных рассуждений видно, как теорема Виета упрощает решение квадратных уравнений. Никаких сложных вычислений, никаких арифметических корней и дробей. И даже дискриминант (см. урок «Решение квадратных уравнений») нам не потребовался.

Разумеется, во всех размышлениях мы исходили из двух важных предположений, которые, вообще говоря, не всегда выполняются в реальных задачах:

1. Квадратное уравнение является приведенным, т.е. коэффициент при x 2 равен 1;
2. Уравнение имеет два различных корня. С точки зрения алгебры, в этом случае дискриминант D > 0 — по сути, мы изначально предполагаем, что это неравенство верно.

Однако в типичных математических задачах эти условия выполняются. Если же в результате вычислений получилось «плохое» квадратное уравнение (коэффициент при x 2 отличен от 1), это легко исправить — взгляните на примеры в самом начале урока. Про корни вообще молчу: что это за задача, в которой нет ответа? Конечно, корни будут.

Таким образом, общая схема решения квадратных уравнений по теореме Виета выглядит следующим образом:

1. Свести квадратное уравнение к приведенному, если это еще не сделано в условии задачи;
2. Если коэффициенты в приведенном квадратном уравнении получились дробными, решаем через дискриминант. Можно даже вернуться к исходному уравнению, чтобы работать с более «удобными» числами;
3. В случае с целочисленными коэффициентами решаем уравнение по теореме Виета;
4. Если в течение нескольких секунд не получилось угадать корни, забиваем на теорему Виета и решаем через дискриминант.

Задача. Решите уравнение: 5 x 2 − 35 x + 50 = 0.

Итак, перед нами уравнение, которое не является приведенным, т.к. коэффициент a = 5. Разделим все на 5, получим: x 2 − 7 x + 10 = 0.

Все коэффициенты квадратного уравнения целочисленные — попробуем решить по теореме Виета. Имеем: x ₁ + x ₂ = −(−7) = 7; x ₁ · x ₂ = 10. В данном случае корни угадываются легко — это 2 и 5. Считать через дискриминант не надо.

Задача. Решите уравнение: −5 x 2 + 8 x − 2,4 = 0.

Смотрим: −5 x 2 + 8 x − 2,4 = 0 — это уравнение не является приведенным, разделим обе стороны на коэффициент a = −5. Получим: x 2 − 1,6 x + 0,48 = 0 — уравнение с дробными коэффициентами.

Лучше вернуться к исходному уравнению и считать через дискриминант: −5 x 2 + 8 x − 2,4 = 0 ⇒ D = 8 2 − 4 · (−5) · (−2,4) = 16 ⇒ . ⇒ x ₁ = 1,2; x ₂ = 0,4.

Задача. Решите уравнение: 2 x 2 + 10 x − 600 = 0.

Для начала разделим все на коэффициент a = 2. Получится уравнение x 2 + 5 x − 300 = 0.

Это приведенное уравнение, по теореме Виета имеем: x ₁ + x ₂ = −5; x ₁ · x ₂ = −300. Угадать корни квадратного уравнения в данном случае затруднительно — лично я серьезно «завис», когда решал эту задачу.

Придется искать корни через дискриминант: D = 5 2 − 4 · 1 · (−300) = 1225 = 35 2 . Если вы не помните корень из дискриминанта, просто отмечу, что 1225 : 25 = 49. Следовательно, 1225 = 25 · 49 = 5 2 · 7 2 = 35 2 .

Теперь, когда корень из дискриминанта известен, решить уравнение не составит труда. Получим: x ₁ = 15; x ₂ = −20.

Источник