Resolva a seguinte equação: (x ^ 2-2) / 3 + ((x ^ 2-1) / 5) ^ 2 = 7/9 (x ^ 2-2)?

Resolva a seguinte equação: (x ^ 2-2) / 3 + ((x ^ 2-1) / 5) ^ 2 = 7/9 (x ^ 2-2)?
Anonim

Responda:

# x = -sqrt11, -sqrt19 / 3, sqrt / 3, sqrt11 #

Essa explicação fornece um método mais aprofundado de determinar as etapas para encontrar possíveis fatores nos quais reescrever uma equação do tipo quadrática para que seja solucionável sem a equação quadrática e / ou uma calculadora.

Explicação:

Primeiro quadrado o termo no lado esquerdo da equação.

# (x ^ 2-2) / 3 + (x ^ 2-1) ^ 2/25 = 7/9 (x ^ 2-2) #

Expanda o binômio quadrado. Lembre-se de que # (x ^ 2-1) ^ 2 = (x ^ 2-1) (x ^ 2-1) #.

# (x ^ 2-2) / 3 + (x ^ 4-2x ^ 2 + 1) / 25 = 7/9 (x ^ 2-2) #

Podemos limpar as frações multiplicando a equação pelo mínimo denominador comum de #3,25,# e #9,# qual é #225#.

Observe que #225=3^2*5^2#, assim #225/3=75#, #225/25=9#e #225/9=25#.

Multiplicando por #225# dá:

# 75 (x ^ 2-2) +9 (x ^ 4-2x ^ 2 + 1) = 25 (7) (x ^ 2-2) #

Distribuir cada constante multiplicativa.

# 75x ^ 2-150 + 9x ^ 4-18x ^ 2 + 9 = 175x ^ 2-350 #

Mova todos os termos para um lado e reordene a equação.

# 9x ^ 4-118x ^ 2 + 209 = 0 #

Isso tem o potencial de ser fatorável: a falta de # x ^ 3 # e # x # termos significa que isso pode ser considerado na forma # (x ^ 2 + a) (x ^ 2 + b) #.

Para testar os fatores, observe que devemos encontrar um par de inteiros cujo produto é o produto dos coeficientes primeiro e final, que é # 9xx209 = 3 ^ 2 * 11 * 19 #. Os mesmos inteiros cujo produto é #3^2*11*19# deve ter uma soma de #-118#.

Como o produto é positivo e a soma é negativa, sabemos que os números inteiros serão positivos.

O truque agora é encontrar uma combinação de números que vem de #3^2*11*19# cuja soma é #118#. (Se encontrarmos a versão positiva, podemos mudar facilmente os dois números para a forma negativa.)

Devemos tentar chegar a agrupamentos dos fatores de #3^2*11*19# que não exceda #118#.

Podemos eliminar preventivamente a possibilidade de #3^2*19# e #11*19# ocorrendo como um dos nossos dois inteiros, uma vez que ambos são maiores do que #118#. Assim, se nos concentrarmos em #19# como é o maior fator, sabemos que só existirá como #19# ou #3*19#.

Então, nossas duas únicas opções para os inteiros são:

# {:(bb "Inteiro 1", "", bb "Inteiro 2", "", bb "Soma"), (19, "", 3 ^ 2 * 11 = 99, "", 118), (19 * 3 = 57, "", 3 * 11 = 33, "", 90):} #

Daí o nosso par de números cujo produto é #3^2*11*19# e soma é #118# é #19# e #99#.

A partir disso, podemos escrever o quártico como:

# 9x ^ 4-118x ^ 2 + 209 = 9x ^ 4-99x ^ 2-19x ^ 2 + 209 #

Fator por agrupamento:

# 9x ^ 2 (x ^ 2-11) -19 (x ^ 2-11) = (9x ^ 2-19) (x ^ 2-11) = 0 #

Divida isso em duas equações:

# 9x ^ 2-19 = 0 "" => "" x ^ 2 = 19/9 "" => "" x = + - sqrt19 / 3 #

# x ^ 2-11 = 0 "" => "" x ^ 2 = 11 "" => "" x = + - sqrt11 #

Responda:

Equações com frações sempre parecem piores do que são. Contanto que você tenha uma equação e não uma expressão, você pode se livrar dos denominadores através da multiplicação pelo MMC dos denominadores.

Explicação:

# (x ^ 2 -2) / 3 + ((x ^ 2-1) / 5) ^ 2 = 7/9 (x ^ 2-2) #

Vamos começar por enquadrar o denominador no segundo termo.

# (x ^ 2 -2) / 3 + ((x ^ 2-1) ^ 2) / 25 = 7/9 (x ^ 2-2) #

Agora multiplique cada termo por 225 para cancelar os denominadores.

#cancel (225) ^ 75xx ((x ^ 2 -2)) / cancel3 + cancelar (225) ^ 9 ((x ^ 2-1) ^ 2) / cancel25 = cancelar (225) ^ 25xx7 / cancel9 (x ^ 2-2) #

# 75 (x ^ 2 -2) + 9 (x ^ 2-1) ^ 2 = 175 (x ^ 2-2) #

Isto é claramente um quadrático, então faça-o igual a 0.

# 75 (x ^ 2 -2) + 9 (x ^ 2-1) ^ 2 - 175 (x ^ 2-2) = 0 #

Observe que o primeiro e o terceiro termos são como termos, para que possamos adicioná-los juntos. Também é o quadrado do termo do meio.

# 9 (x ^ 4 - 2x ^ 2 +1) -100 (x ^ 2 -2) + = 0 #

Remova os colchetes pela lei distributiva:

# 9x ^ 4 - 18x ^ 2 +9 -100x ^ 2 + 200 = 0 #

Simplificar: # 9x ^ 4 - 118x ^ 2 + 209 = 0 #

Explorar os fatores de 9 e 209 leva a

9 = 3x3 ou 9x1 e 209 = 11 x 19

A combinação de fatores que soma 118 é 99 + 19

Fatoração dá # (x ^ 2 - 11) (9x ^ 2- 19) = 0 #

E se # x ^ 2 - 11 = 0 #

# x ^ 2 = 11 #

# x = + -sqrt11 #

E se # 9x ^ 2- 19 = 0 #

# 9x ^ 2 = 19 #

# x ^ 2 = 19/9 #

# x = (+ -sqrt19) / 3 #