Глава III. §7. п.23 Теорема Виета — с. 136
591. (Для работы в парах.) Не решая уравнения, выясните, имеет ли оно корни, и если имеет, то определите их знаки: а) x² + 7x − 1 = 0; б) x² − 7x + 1 = 0; в) 5x² + 17x + 16 = 0; г) 19x² − 23x + 5 = 0; д) 2x² + 5√3x + 11 = 0; е) 11x² − 9x + 7 − 5√2 = 0.
1. Сформулируйте теорему, на основании которой можно определить знаки корней.
2. Распределите, кто выполняет задания а), в), д), а кто — задания б), г), е), и выполните их.
3. Проверьте друг у друга, правильно ли выполнены задания. Исправьте ошибки, если они допущены.
1) Если квадратное уравнение имеет корни, то по теореме Виета знаки корней определяются так: при c/a < 0 корни имеют разные знаки; при c/a > 0 и −b/a > 0 оба корня положительны; при c/a > 0 и −b/a < 0 оба корня отрицательны. Наличие корней проверяем по знаку дискриминанта.
2) а) D = 49 + 4 = 53 > 0, x₁x₂ = −1 < 0: корни есть, они разных знаков.
б) D = 49 − 4 = 45 > 0, x₁x₂ = 1 > 0, x₁ + x₂ = 7 > 0: корни есть, оба положительны.
в) D = 289 − 320 = −31 < 0: корней нет.
г) D = 529 − 380 = 149 > 0, x₁x₂ = 5/19 > 0, x₁ + x₂ = 23/19 > 0: корни есть, оба положительны.
д) D = 75 − 88 = −13 < 0: корней нет.
е) Свободный член 7 − 5√2 < 0, так как 5√2 = √50 > √49 = 7. Значит, ac < 0, D = 81 − 44(7 − 5√2) > 0, x₁x₂ = (7 − 5√2)/11 < 0: корни есть, они разных знаков.
3) Проверка друг у друга сводится к повторению вычислений дискриминанта и знаков суммы и произведения.
Ответ: а) корни разных знаков; б) оба положительные; в) корней нет; г) оба положительные; д) корней нет; е) корни разных знаков.
2) а) D = 49 + 4 = 53 > 0, x₁x₂ = −1 < 0: корни есть, они разных знаков.
б) D = 49 − 4 = 45 > 0, x₁x₂ = 1 > 0, x₁ + x₂ = 7 > 0: корни есть, оба положительны.
в) D = 289 − 320 = −31 < 0: корней нет.
г) D = 529 − 380 = 149 > 0, x₁x₂ = 5/19 > 0, x₁ + x₂ = 23/19 > 0: корни есть, оба положительны.
д) D = 75 − 88 = −13 < 0: корней нет.
е) Свободный член 7 − 5√2 < 0, так как 5√2 = √50 > √49 = 7. Значит, ac < 0, D = 81 − 44(7 − 5√2) > 0, x₁x₂ = (7 − 5√2)/11 < 0: корни есть, они разных знаков.
3) Проверка друг у друга сводится к повторению вычислений дискриминанта и знаков суммы и произведения.
Ответ: а) корни разных знаков; б) оба положительные; в) корней нет; г) оба положительные; д) корней нет; е) корни разных знаков.
592. Докажите, что уравнение не может иметь корни одинаковых знаков: а) 3x² + 113x − 7 = 0; б) 5x² − 291x − 16 = 0.
а) Здесь a = 3, c = −7, ac < 0, поэтому D = b² − 4ac > 0 и корни существуют. По теореме Виета x₁x₂ = −7/3 < 0, значит, корни имеют разные знаки.
б) Здесь a = 5, c = −16, ac < 0, поэтому D > 0 и корни существуют. По теореме Виета x₁x₂ = −16/5 < 0, значит, корни имеют разные знаки.
Произведение двух чисел одного знака положительно, поэтому в обоих случаях корни одинаковых знаков иметь не могут. Что и требовалось доказать.
б) Здесь a = 5, c = −16, ac < 0, поэтому D > 0 и корни существуют. По теореме Виета x₁x₂ = −16/5 < 0, значит, корни имеют разные знаки.
Произведение двух чисел одного знака положительно, поэтому в обоих случаях корни одинаковых знаков иметь не могут. Что и требовалось доказать.
593. (Для работы в парах.) Уравнение x² + 5x + m = 0 имеет корни x₁ и x₂. Найдите, при каком значении m: а) сумма квадратов корней равна 35; б) сумма кубов корней равна 40.
1. Обсудите подходы к выполнению задания а) и задания б).
2. Распределите, кто выполняет задание а), а кто — задание б), и выполните их.
3. Проверьте друг у друга правильность полученных ответов. Исправьте замеченные ошибки.
По теореме Виета x₁ + x₂ = −5, x₁x₂ = m. Уравнение имеет корни, если D = 25 − 4m ≥ 0, то есть m ≤ 6,25.
1) Подход: выразить сумму квадратов и сумму кубов через x₁ + x₂ и x₁x₂.
2) а) x₁² + x₂² = (x₁ + x₂)² − 2x₁x₂ = 25 − 2m = 35, откуда m = −5. Условие m ≤ 6,25 выполнено.
б) x₁³ + x₂³ = (x₁ + x₂)³ − 3x₁x₂(x₁ + x₂) = −125 + 15m = 40, откуда m = 11. Но 11 > 6,25: при m = 11 дискриминант D = 25 − 44 = −19 < 0, уравнение корней не имеет. Значит, такого значения m не существует.
3) Проверка: при m = −5 уравнение x² + 5x − 5 = 0, D = 45 > 0, x₁² + x₂² = 25 + 10 = 35.
Ответ: а) m = −5; б) такого значения m нет (при m = 11 корней нет).
1) Подход: выразить сумму квадратов и сумму кубов через x₁ + x₂ и x₁x₂.
2) а) x₁² + x₂² = (x₁ + x₂)² − 2x₁x₂ = 25 − 2m = 35, откуда m = −5. Условие m ≤ 6,25 выполнено.
б) x₁³ + x₂³ = (x₁ + x₂)³ − 3x₁x₂(x₁ + x₂) = −125 + 15m = 40, откуда m = 11. Но 11 > 6,25: при m = 11 дискриминант D = 25 − 44 = −19 < 0, уравнение корней не имеет. Значит, такого значения m не существует.
3) Проверка: при m = −5 уравнение x² + 5x − 5 = 0, D = 45 > 0, x₁² + x₂² = 25 + 10 = 35.
Ответ: а) m = −5; б) такого значения m нет (при m = 11 корней нет).
594. При каких значениях x верно равенство: а) (3x + 1)² = 3x + 1; б) (3x + 1)² = 3(x + 1); в) (3x + 1)² = (2x − 5)²; г) (3x + 4)² = 4(x + 3); д) 4(x + 3)² = (2x + 6)²; е) (6x + 3)² = (x − 4)²?
а) Пусть t = 3x + 1, тогда t² = t, t(t − 1) = 0, t = 0 или t = 1. Отсюда 3x + 1 = 0, x = −1/3, или 3x + 1 = 1, x = 0.
б) 9x² + 6x + 1 = 3x + 3, 9x² + 3x − 2 = 0. D = 9 + 72 = 81, x = (−3 ± 9)/18, x₁ = −2/3, x₂ = 1/3.
в) Перенесём и разложим на множители: (3x + 1 − 2x + 5)(3x + 1 + 2x − 5) = 0, (x + 6)(5x − 4) = 0, x = −6 или x = 4/5 = 0,8.
г) 9x² + 24x + 16 = 4x + 12, 9x² + 20x + 4 = 0. D₁ = 100 − 36 = 64, x = (−10 ± 8)/9, x₁ = −2, x₂ = −2/9.
д) (2x + 6)² = (2(x + 3))² = 4(x + 3)², поэтому равенство является тождеством и верно при любом x.
е) (6x + 3 − x + 4)(6x + 3 + x − 4) = 0, (5x + 7)(7x − 1) = 0, x = −7/5 = −1,4 или x = 1/7.
Ответ: а) −1/3 и 0; б) −2/3 и 1/3; в) −6 и 0,8; г) −2 и −2/9; д) при любом x; е) −1,4 и 1/7.
б) 9x² + 6x + 1 = 3x + 3, 9x² + 3x − 2 = 0. D = 9 + 72 = 81, x = (−3 ± 9)/18, x₁ = −2/3, x₂ = 1/3.
в) Перенесём и разложим на множители: (3x + 1 − 2x + 5)(3x + 1 + 2x − 5) = 0, (x + 6)(5x − 4) = 0, x = −6 или x = 4/5 = 0,8.
г) 9x² + 24x + 16 = 4x + 12, 9x² + 20x + 4 = 0. D₁ = 100 − 36 = 64, x = (−10 ± 8)/9, x₁ = −2, x₂ = −2/9.
д) (2x + 6)² = (2(x + 3))² = 4(x + 3)², поэтому равенство является тождеством и верно при любом x.
е) (6x + 3 − x + 4)(6x + 3 + x − 4) = 0, (5x + 7)(7x − 1) = 0, x = −7/5 = −1,4 или x = 1/7.
Ответ: а) −1/3 и 0; б) −2/3 и 1/3; в) −6 и 0,8; г) −2 и −2/9; д) при любом x; е) −1,4 и 1/7.
595. Катеты прямоугольного треугольника относятся как 8 : 15, а гипотенуза равна 6,8 м. Найдите площадь треугольника.
Пусть катеты равны 8x и 15x м. По теореме Пифагора (8x)² + (15x)² = 6,8², 64x² + 225x² = 46,24, 289x² = 46,24, x² = 0,16, x = 0,4.
Катеты: 8 · 0,4 = 3,2 м и 15 · 0,4 = 6 м. Площадь S = 3,2 · 6 / 2 = 9,6 м².
Ответ: 9,6 м².
Катеты: 8 · 0,4 = 3,2 м и 15 · 0,4 = 6 м. Площадь S = 3,2 · 6 / 2 = 9,6 м².
Ответ: 9,6 м².
596. Отношение гипотенузы прямоугольного треугольника к одному из катетов равно 13/12, другой катет равен 15 см. Найдите периметр треугольника.
Пусть гипотенуза равна 13x, а катет, к которому она относится, равен 12x (x > 0 см). По теореме Пифагора (13x)² = (12x)² + 15², 169x² − 144x² = 225, 25x² = 225, x² = 9, x = 3.
Гипотенуза 39 см, катет 36 см, другой катет 15 см. Периметр 39 + 36 + 15 = 90 см.
Ответ: 90 см.
Гипотенуза 39 см, катет 36 см, другой катет 15 см. Периметр 39 + 36 + 15 = 90 см.
Ответ: 90 см.
597. Найдите стороны прямоугольника, если известно, что одна из них на 14 см больше другой, а диагональ прямоугольника равна 34 см.
Пусть меньшая сторона равна x см, тогда большая x + 14 см. По теореме Пифагора x² + (x + 14)² = 34², 2x² + 28x + 196 = 1156, x² + 14x − 480 = 0.
D₁ = 49 + 480 = 529 = 23², x = −7 ± 23, x₁ = −30 (не подходит), x₂ = 16. Стороны 16 см и 30 см (16² + 30² = 256 + 900 = 1156 = 34²).
Ответ: 16 см и 30 см.
D₁ = 49 + 480 = 529 = 23², x = −7 ± 23, x₁ = −30 (не подходит), x₂ = 16. Стороны 16 см и 30 см (16² + 30² = 256 + 900 = 1156 = 34²).
Ответ: 16 см и 30 см.