Resuelve la siguiente ecuación: (x ^ 2-2) / 3 + ((x ^ 2-1) / 5) ^ 2 = 7/9 (x ^ 2-2)?

Resuelve la siguiente ecuación: (x ^ 2-2) / 3 + ((x ^ 2-1) / 5) ^ 2 = 7/9 (x ^ 2-2)?
Anonim

Responder:

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

Esta explicación proporciona un método bastante profundo de determinar los pasos para encontrar posibles factores en los cuales reescribir una ecuación de tipo cuadrático para que pueda resolverse sin la ecuación cuadrática y / o una calculadora.

Explicación:

Primer cuadrado del término en el lado izquierdo de la ecuación.

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

Expandir el binomio cuadrado. Recordar 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 borrar las fracciones multiplicando la ecuación por el mínimo denominador común de #3,25,# y #9,# cual es #225#.

Tenga en cuenta que #225=3^2*5^2#, asi que #225/3=75#, #225/25=9#y #225/9=25#.

Multiplicando a través de #225# da:

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

Distribuye cada constante multiplicativa.

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

Mueve todos los términos a un lado y reordena la ecuación.

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

Esto tiene el potencial de ser factorable: la falta de # x ^ 3 # y #X# términos significa que esto puede ser factorizado en la forma # (x ^ 2 + a) (x ^ 2 + b) #.

Para probar los factores, tenga en cuenta que debemos encontrar un par de enteros cuyo producto sea el producto de los coeficientes primero y final, que es # 9xx209 = 3 ^ 2 * 11 * 19 #. Los mismos enteros cuyo producto es. #3^2*11*19# debe tener una suma de #-118#.

Como el producto es positivo y la suma es negativa, sabemos que ambos enteros serán positivos.

El truco ahora es encontrar una combinación de números que venga de #3^2*11*19# cuya suma es #118#. (Si encontramos la versión positiva, podemos cambiar fácilmente ambos números a su forma negativa).

Debemos tratar de llegar a grupos de los factores de #3^2*11*19# que no exceda #118#.

Podemos eliminar preventivamente la posibilidad de #3^2*19# y #11*19# ocurriendo como uno de nuestros dos enteros, ya que ambos son mayores que #118#. Por lo tanto, si nos centramos en #19# Ya que es el factor más importante, sabemos que solo existirá como #19# o #3*19#.

Entonces, nuestras dos únicas opciones para los enteros son:

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

De ahí nuestro par de números cuyo producto es #3^2*11*19# y la suma es #118# es #19# y #99#.

A partir de esto podemos escribir el quartic como:

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

Factor por agrupación:

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

Divide esto en dos ecuaciones:

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

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

Responder:

Las ecuaciones con fracciones siempre se ven peor de lo que son. Mientras tengas una ecuación y no una expresión, puedes deshacerte de los denominadores multiplicándolos por el MCM de los denominadores.

Explicación:

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

Comencemos por cuadrar el denominador en el segundo término.

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

Ahora multiplica cada término por 225 para cancelar los denominadores.

#cancelar (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) #

Esto es claramente cuadrático, así que hazlo igual a 0.

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

Observe que los términos primero y tercero son términos semejantes, por lo que podemos sumarlos. También cuadra el término medio.

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

Quitar los corchetes por la ley distributiva:

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

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

Explorando los factores de 9 y 209 lleva a

9 = 3x3, o 9x1 y 209 = 11 x 19

La combinación de factores que se suma a 118 es 99 + 19.

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

Si # x ^ 2 - 11 = 0 #

# x ^ 2 = 11 #

# x = + -sqrt11 #

Si # 9x ^ 2- 19 = 0 #

# 9x ^ 2 = 19 #

# x ^ 2 = 19/9 #

# x = (+ -sqrt19) / 3 #