Практично будь-яке квадратне рівняння можна перетворити до виду. Однак це можливо, якщо спочатку розділити кожне доданок на коефіцієнт перед. Крім того, можна ввести нове позначення:

\[(\frac(b)(a))= p\] і \[(\frac(c)(a)) = q\]

Завдяки чому будемо мати рівняння, що зветься в математиці наведеним квадратним рівнянням. Коріння даного рівняння і коефіцієнти взаємопов'язані між собою, що підтверджено теоремою Вієта.

Теорема Вієта: Сума коренів наведеного квадратного рівняння\ дорівнює другому коефіцієнту \ взятому з протилежним знаком, а добуток коренів - вільному члену \

Для наочності вирішимо рівняння такого виду:

Вирішимо це квадратне рівняння за допомогою виписаних правил. Проаналізувавши вихідні дані, можна зробити висновок, що рівняння матиме два різні корені, оскільки:

Тепер із усіх множників числа 15 (1 і 15, 3 і 5) вибираємо ті, різниця яких дорівнює 2. Під цю умову потрапляють числа 3 і 5. Перед меншим числом ставимо знак "мінус". Таким чином, отримаємо коріння рівняння.

Відповідь: \[x_1=-3 та x_2=5\]

Де можна вирішити рівняння за теоремою Вієта онлайн?

Вирішити рівняння можна на нашому сайті https://сайт. Безкоштовний онлайн вирішувач дозволить вирішити рівняння онлайн будь-якої складності за лічені секунди. Все, що вам необхідно зробити – це просто ввести свої дані у вирішувачі. Також ви можете переглянути відео інструкцію та дізнатися, як вирішити рівняння на нашому сайті. А якщо у вас залишилися питання, ви можете задати їх у нашій групі Вконтакте http://vk.com/pocketteacher. Вступайте до нашої групи, ми завжди раді допомогти вам.

У квадратних рівняннях існує низка співвідношень. Основними є відносини між корінням та коефіцієнтами. Також у квадратних рівняннях працює ряд співвідношень, які задаються теоремою Вієта.

У цій темі ми наведемо саму теорему Вієта та її доказ для квадратного рівняння, теорему, обернену до теореми Вієта, розберемо ряд прикладів розв'язання задач. Особливу увагу в матеріалі ми приділимо розгляду формул Вієта, які задають зв'язок між дійсним корінням алгебраїчного рівнянняступеня nта його коефіцієнтами.

Формулювання та доказ теореми Вієта

Формула коренів квадратного рівняння a · x 2 + b · x + c = 0виду x 1 = - b + D 2 · a , x 2 = - b - D 2 · a де D = b 2 − 4 · a · c, встановлює співвідношення x 1 + x 2 = - b a, x 1 · x 2 = c a. Це підтверджує і теорема Вієта.

Теорема 1

У квадратному рівнянні a · x 2 + b · x + c = 0, де x 1і x 2– коріння, сума коренів дорівнюватиме співвідношення коефіцієнтів bі a, яке було взято з протилежним знаком, а добуток коренів дорівнюватиме відношенню коефіцієнтів cі a, тобто. x 1 + x 2 = - b a, x 1 · x 2 = c a.

Доказ 1

Пропонуємо вам наступну схему проведення доказу: візьмемо формулу коренів, складемо суму і добуток коренів квадратного рівняння і потім перетворимо отримані вирази для того, щоб переконатися, що вони рівні - b aі c aвідповідно.

Складемо суму коренів x 1 + x 2 = - b + D 2 · a + - b - D 2 · a. Наведемо дроби до спільному знаменнику- b + D 2 · a + - b - D 2 · a = - b + D + - b - D 2 · a . Розкриємо дужки в чисельнику отриманого дробу і наведемо подібні доданки: - b + D + - b - D 2 · a = - b + D - b - D 2 · a = - 2 · b 2 · a . Скоротимо дріб на: 2 - ba = - ba .

Так ми довели перше співвідношення теореми Вієта, яке відноситься до суми коренів квадратного рівняння.

Тепер давайте перейдемо до другого співвідношення.

Для цього нам необхідно скласти добуток коренів квадратного рівняння: x 1 · x 2 = - b + D 2 · a · - b - D 2 · a .

Згадаймо правило множення дробів і запишемо останній твір наступним чином: - b + D · - b - D 4 · a 2 .

Проведемо в чисельнику дробу множення дужки на дужку або скористаємося формулою різниці квадратів для того, щоб перетворити цей твір швидше: - b + D · - b - D 4 · a 2 = - b 2 - D 2 4 · a 2 .

Скористаємося визначенням квадратного коренядля того, щоб здійснити наступний перехід: - b 2 - D 2 4 · a 2 = b 2 - D 4 · a 2 . Формула D = b 2 − 4 · a · cвідповідає дискримінанту квадратного рівняння, отже, в дріб замість Dможна підставити b 2 − 4 · a · c:

b 2 - D 4 · a 2 = b 2 - (b 2 - 4 · a · c) 4 · a 2

Розкриємо дужки, наведемо подібні доданки та отримаємо: 4 · a · c 4 · a 2 . Якщо скоротити її на 4 · a, то залишається c a . Так ми довели друге співвідношення теореми Вієта для коріння.

Запис доказу теореми Вієта може мати дуже короткий вигляд, якщо опустити пояснення:

x 1 + x 2 = - b + D 2 · a + - b - D 2 · a = - b + D + - b - D 2 · a = - 2 · b 2 · a = - b a , x 1 · x 2 = - b + D 2 · a · - b - D 2 · a = - b + D · - b - D 4 · a 2 = - b 2 - D 2 4 · a 2 = b 2 - D 4 · a 2 = = D = b 2 - 4 · a · c = b 2 - b 2 - 4 · a · c 4 · a 2 = 4 · a · c 4 · a 2 = c a .

При дискримінанті квадратного рівняння рівному нулю рівняння матиме лише один корінь. Щоб мати можливість застосувати до такого рівняння теорему Вієта, ми можемо припустити, що рівняння при дискримінанті, що дорівнює нулю, має два однакові корені. Справді, за D = 0корінь квадратного рівняння дорівнює: - b 2 · a , тоді x 1 + x 2 = - b 2 · a + - b 2 · a = - b + (- b) 2 · a = - 2 · b 2 · a = - b a і x 1 · x 2 = - b 2 · a · - b 2 · a = - b · - b 4 · a 2 = b 2 4 · a 2 , а так як D = 0 , тобто b 2 - 4 · a · c = 0 , звідки b 2 = 4 · a · c , то b 2 4 · a 2 = 4 · a · c 4 · a 2 = c a .

Найчастіше на практиці теорема Вієта застосовується по відношенню до наведеного квадратного рівняння виду x 2 + p · x + q = 0де старший коефіцієнт a дорівнює 1 . У зв'язку з цим формулюють теорему Вієта саме для рівнянь такого виду. Це не обмежує спільності через те, що будь-яке квадратне рівняння може бути замінене рівносильним рівнянням. Для цього необхідно поділити обидві його частини на число a, відмінне від нуля.

Наведемо ще одне формулювання теореми Вієта.

Теорема 2

Сума коренів у наведеному квадратному рівнянні x 2 + p · x + q = 0дорівнюватиме коефіцієнту при x , який узятий з протилежним знаком, твір коренів дорівнюватиме вільному члену, тобто. x 1 + x 2 = − p, x 1 · x 2 = q.

Теорема, зворотна теоремі Вієта

Якщо уважно подивитися на друге формулювання теореми Вієта, то можна побачити, що для коріння x 1і x 2наведеного квадратного рівняння x 2 + p · x + q = 0будуть справедливі співвідношення x 1 + x 2 = − p, x 1 · x 2 = q. З цих співвідношень x 1 + x 2 = − p , x 1 · x 2 = q випливає, що x 1і x 2– це коріння квадратного рівняння x 2 + p · x + q = 0. Так ми приходимо до твердження, яке є оберненим теоремі Вієта.

Пропонуємо тепер оформити це твердження як теорему та провести її доказ.

Теорема 3

Якщо числа x 1і x 2такі, що x 1 + x 2 = − pі x 1 · x 2 = q, то x 1і x 2є корінням наведеного квадратного рівняння x 2 + p · x + q = 0.

Доказ 2

Заміна коефіцієнтів pі qна їх вираз через x 1і x 2дозволяє перетворити рівняння x 2 + p · x + q = 0у рівносильне йому .

Якщо в отримане рівняння підставити число x 1замість x, то ми отримаємо рівність x 1 2 − (x 1 + x 2) · x 1 + x 1 · x 2 = 0. Ця рівність за будь-яких x 1і x 2перетворюється на вірну числову рівність 0 = 0 , так як x 1 2 − (x 1 + x 2) · x 1 + x 1 · x 2 = x 1 2 − x 1 2 − x 2 · x 1 + x 1 · x 2 = 0. Це означає, що x 1- Корінь рівняння x 2 − (x 1 + x 2) · x + x 1 · x 2 = 0, і що x 1також є коренем рівносильного йому рівняння x 2 + p · x + q = 0.

Підстановка рівняння x 2 − (x 1 + x 2) · x + x 1 · x 2 = 0числа x 2замість x дозволяє здобути рівність x 2 2 − (x 1 + x 2) · x 2 + x 1 · x 2 = 0. Цю рівність можна вважати вірною, оскільки x 2 2 − (x 1 + x 2) · x 2 + x 1 · x 2 = x 2 2 − x 1 · x 2 − x 2 2 + x 1 · x 2 = 0. Виходить, що x 2є коренем рівняння x 2 − (x 1 + x 2) · x + x 1 · x 2 = 0, а значить, і рівняння x 2 + p · x + q = 0.

Теорема, обернена до теореми Вієта, доведена.

Приклади використання теореми Вієта

Давайте тепер приступимо до розбору найбільш типових прикладівна тему. Почнемо з аналізу завдань, які вимагають застосування теореми, зворотної теоремі Вієта. Її можна застосовувати для перевірки чисел, отриманих під час обчислень, щодо того, чи є вони корінням заданого квадратного рівняння. Для цього необхідно обчислити їх суму та різницю, а потім перевірити справедливість співвідношень x 1 + x 2 = - b a , x 1 · x 2 = a c .

Виконання обох співвідношень свідчить, що числа, отримані під час обчислень, є корінням рівняння. Якщо ж ми бачимо, що хоча б одна з умов не виконується, то ці цифри не можуть бути корінням квадратного рівняння, даного за умови завдання.

Приклад 1

Яка з пар чисел 1) x 1 = − 5 , x 2 = 3 , або 2) x 1 = 1 - 3 , x 2 = 3 + 3, або 3) x 1 = 2 + 7 2 , x 2 = 2 - 7 2 є парою коренів квадратного рівняння 4 · x 2 − 16 · x + 9 = 0?

Рішення

Знайдемо коефіцієнти квадратного рівняння 4 · x 2 - 16 · x + 9 = 0 .Це a = 4, b = − 16, c = 9. Відповідно до теореми Вієта сума коренів квадратного рівняння повинна дорівнювати - b a, тобто, 16 4 = 4 , а добуток коренів має бути рівним c a, тобто, 9 4 .

Перевіримо отримані числа, обчисливши суму та добуток чисел із трьох заданих пар та порівнявши їх з отриманими значеннями.

У першому випадку x 1 + x 2 = − 5 + 3 = − 2. Це значення відмінно від 4, отже, перевірку можна продовжувати. Відповідно до теореми, зворотної теоремі Вієта, можна одразу зробити висновок про те, що перша пара чисел не є корінням даного квадратного рівняння.

У другий випадок x 1 + x 2 = 1 - 3 + 3 + 3 = 4 . Ми бачимо, що перша умова виконується. А ось друга умова немає: x 1 · x 2 = 1 - 3 · 3 + 3 = 3 + 3 - 3 · 3 - 3 = - 2 · 3 . Значення, яке ми отримали, відмінне від 9 4 . Це означає, що друга пара чисел не є корінням квадратного рівняння.

Перейдемо до розгляду третьої пари. Тут x 1 + x 2 = 2 + 7 2 + 2 - 7 2 = 4 і x 1 · x 2 = 2 + 7 2 · 2 - 7 2 = 2 2 - 7 2 2 = 4 - 7 4 = 16 4 - 7 4 = 9 4 . Виконуються обидві умови, а це означає, що x 1і x 2є корінням заданого квадратного рівняння.

Відповідь: x 1 = 2 + 7 2 , x 2 = 2 - 7 2

Ми також можемо використовувати теорему, обернену до теореми Вієта, для підбору коренів квадратного рівняння. Найбільш простий спосіб - це підбір цілих коренів наведених квадратних рівнянь із цілими коефіцієнтами. Можна й інші варіанти. Але це може суттєво ускладнити проведення обчислень.

Для підбору коренів ми використовуємо те що, що й сума двох чисел дорівнює другому коефіцієнту квадратного рівняння, взятому зі знаком мінус, а добуток цих чисел дорівнює вільному члену, ці цифри є корінням даного квадратного рівняння.

Приклад 2

Як приклад використовуємо квадратне рівняння x 2 − 5 · x + 6 = 0. Числа x 1і x 2можуть бути корінням цього рівняння у тому випадку, якщо виконуються дві рівності x 1 + x 2 = 5і x 1 · x 2 = 6. Підберемо такі числа. Це числа 2 і 3, оскільки 2 + 3 = 5 і 2 · 3 = 6. Виходить, що 2 та 3 – коріння даного квадратного рівняння.

Теорему, обернену до теореми Вієта, можна використовувати для знаходження другого кореня, коли перший відомий або очевидний. Для цього ми можемо використовувати співвідношення x 1 + x 2 = - a, x 1 · x 2 = a.

Приклад 3

Розглянемо квадратне рівняння 512 · x 2 − 509 · x − 3 = 0. Необхідно знайти коріння цього рівняння.

Рішення

Першим коренем рівняння є 1, оскільки сума коефіцієнтів цього квадратного рівняння дорівнює нулю. Виходить, що x 1 = 1.

Тепер знайдемо друге коріння. Для цього можна використати співвідношення x 1 · x 2 = c a. Виходить, що 1 · x 2 = − 3 512, звідки x 2 = - 3512.

Відповідь:коріння заданого за умови завдання квадратного рівняння 1 і - 3 512 .

Підбирати коріння, використовуючи теорему, зворотну теоремі Вієта, можна лише в простих випадках. В інших випадках краще проводити пошук із використанням формули коренів квадратного рівняння через дискримінант.

Завдяки теоремі, зворотній теоремі Вієта, ми також можемо складати квадратні рівняння за наявним корінням x 1і x 2. Для цього нам необхідно обчислити суму коренів, яка дає коефіцієнт при xз протилежним знаком наведеного квадратного рівняння, та добуток коріння, яке дає вільний член.

Приклад 4

Напишіть квадратне рівняння, корінням якого є числа − 11 і 23 .

Рішення

Приймемо, що x 1 = − 11і x 2 = 23. Сума та добуток цих чисел дорівнюватимуть: x 1 + x 2 = 12і x 1 · x 2 = − 253. Це означає, що другий коефіцієнт - 12 , вільний член − 253.

Складаємо рівняння: x 2 − 12 · x − 253 = 0.

Відповідь: x 2 − 12 · x − 253 = 0 .

Ми можемо використовувати теорему Вієта для вирішення завдань, пов'язаних із знаками коренів квадратних рівнянь. Зв'язок між теоремою Вієта пов'язаний зі знаками коренів наведеного квадратного рівняння x 2 + p · x + q = 0наступним чином:

• якщо квадратне рівняння має дійсне коріння і якщо вільний член qє позитивним числом, то це коріння матимуть однаковий знак « + » чи « - » ;
• якщо квадратне рівняння має коріння і якщо вільний член qє негативним числом, один корінь буде « + » , а другий « - » .

Обидва ці твердження є наслідком формули x 1 · x 2 = qта правила множення позитивних та негативних чисел, а також цифри з різними знаками.

Приклад 5

Чи є коріння квадратного рівняння x 2 − 64 · x − 21 = 0позитивними?

Рішення

По теоремі Вієта коріння даного рівняння не може бути обидва позитивними, тому що для них має виконуватися рівність x 1 · x 2 = − 21. Це неможливо за позитивних x 1і x 2.

Відповідь:Ні

Приклад 6

При яких значеннях параметра rквадратне рівняння x 2 + (r + 2) · x + r − 1 = 0матиме два дійсні корені з різними знаками.

Рішення

Почнемо з того, що знайдемо значення яких r, при яких у рівнянні буде два корені. Знайдемо дискримінант і подивимося, за яких умов rвін прийматиме позитивні значення. D = (r + 2) 2 − 4 · 1 · (r − 1) = r 2 + 4 · r + 4 − 4 · r + 4 = r 2 + 8. Значення виразу r 2 + 8позитивно за будь-яких дійсних r, отже, дискримінант буде більше нуля за будь-яких дійсних r. Це означає, що вихідне квадратне рівняння матиме два корені за будь-яких дійсних значень параметра r.

Тепер подивимося, коли коріння матиме різні знаки. Це можливо, якщо їх твір буде негативним. Відповідно до теореми Виета добуток коренів наведеного квадратного рівняння дорівнює вільному члену. Значить, правильним рішеннямбудуть ті значення r, При яких вільний член r − 1 негативний. Вирішимо лінійна нерівність r − 1< 0 , получаем r < 1 .

Відповідь:при r< 1 .

Формули Вієта

Існує ряд формул, які застосовні для здійснення дій з корінням та коефіцієнтами не тільки квадратних, але також кубічних та інших видів рівнянь. Їх називають формулами Вієта.

Для рівняння алгебри ступеня nвиду a 0 · x n + a 1 · x n - 1 +. . . + a n - 1 · x + a n = 0 вважається, що рівняння має nдійсних коренів x 1 , x 2 , … , x n, Серед яких можуть бути збігаються:
x 1 + x 2 + x 3 +. . . + x n = - a 1 a 0, x 1 · x 2 + x 1 · x 3 +. . . + x n - 1 · x n = a 2 a 0, x 1 · x 2 · x 3 + x 1 · x 2 · x 4 +. . . + x n - 2 · x n - 1 · x n = - a 3 a 0 . . . x 1 · x 2 · x 3 · . . . · x n = (- 1) n · a n a 0

Визначення 1

Отримати формули Вієта нам допомагають:

• теорема про розкладання многочлена на лінійні множники;
• визначення рівних многочленів через рівність їх відповідних коефіцієнтів.

Так, многочлен a 0 x n + a 1 x n - 1 + . . . + a n - 1 · x + a n та його розкладання на лінійні множники виду a 0 · (x - x 1) · (x - x 2) · . . . · (X - x n) рівні.

Якщо ми розкриваємо дужки в останньому творіі прирівнюємо відповідні коефіцієнти, отримуємо формули Виета. Прийнявши n = 2 ми можемо отримати формулу Вієта для квадратного рівняння: x 1 + x 2 = - a 1 a 0 , x 1 · x 2 = a 2 a 0 .

Визначення 2

Формула Вієта для кубічного рівняння:
x 1 + x 2 + x 3 = - a 1 a 0 , x 1 · x 2 + x 1 · x 3 + x 2 · x 3 = a 2 a 0 , x 1 · x 2 · x 3 = - a 3 a 0

Ліва частина запису формул Вієта містить так звані елементарні симетричні багаточлени.

Якщо ви помітили помилку в тексті, будь ласка, виділіть її та натисніть Ctrl+Enter

У математиці існують спеціальні прийоми, з якими багато квадратних рівнянь вирішуються дуже швидко і без будь-яких дискримінантів. Більше того, при належному тренуванні багато хто починає вирішувати квадратні рівняння усно, буквально «з першого погляду».

На жаль, у сучасному курсішкільної математики подібні технології майже вивчаються. А знати треба! І сьогодні ми розглянемо один із таких прийомів — теорему Вієта. Спочатку введемо нове визначення.

Квадратне рівняння виду x 2 + bx + c = 0 називається наведеним. Зверніть увагу: коефіцієнт при x 2 дорівнює 1. Жодних інших обмежень на коефіцієнти не накладається.

1. x 2 + 7x + 12 = 0 - це наведене квадратне рівняння;
2. x 2 - 5x + 6 = 0 - теж наведене;
3. 2x 2 − 6x + 8 = 0 — а ось це ніфіга не наведена, оскільки коефіцієнт при x 2 дорівнює 2.

Зрозуміло, будь-яке квадратне рівняння виду ax 2 + bx + c = 0 можна зробити наведеним - достатньо поділити всі коефіцієнти на число a . Ми завжди можемо зробити так, оскільки з визначення квадратного рівняння випливає, що a ≠ 0.

Щоправда, далеко не завжди ці перетворення будуть корисними для відшукання коренів. Трохи нижче ми переконаємося, що робити це треба лише тоді, коли у підсумковому наведеному квадратом рівнянні всі коефіцієнти будуть цілими. А поки що розглянемо найпростіші приклади:

Завдання. Перетворити квадратне рівняння на наведене:

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

Розділимо кожне рівняння на коефіцієнт при змінній х 2 . Отримаємо:

1. 3x 2 − 12x + 18 = 0 ⇒ x 2 − 4x + 6 = 0 — поділили всі на 3;
2. −4x 2 + 32x + 16 = 0 ⇒ x 2 − 8x − 4 = 0 — розділили на −4;
3. 1,5x 2 + 7,5x + 3 = 0 ⇒ x 2 + 5x + 2 = 0 - розділили на 1,5, всі коефіцієнти стали цілими;
4. 2x 2 + 7x − 11 = 0 ⇒ x 2 + 3,5x − 5,5 = 0 — поділили на 2. При цьому виникли дробові коефіцієнти.

Як бачите, наведені квадратні рівняння можуть мати цілі коефіцієнти навіть у тому випадку, коли вихідне рівняння містило дроби.

Тепер сформулюємо основну теорему, для якої власне і вводилося поняття наведеного квадратного рівняння:

Теорема Вієта. Розглянемо наведене квадратне рівняння виду x 2 + bx + c = 0. Припустимо, що це рівняння має дійсне коріння x 1 і x 2 . І тут вірні такі твердження:

1. x 1 + x 2 = −b. Іншими словами, сума коренів наведеного квадратного рівняння дорівнює коефіцієнту при змінній x взятому з протилежним знаком;
2. x 1 · x 2 = c. Добуток коренів квадратного рівняння дорівнює вільному коефіцієнту.

приклади. Для простоти розглядатимемо лише наведені квадратні рівняння, що не потребують додаткових перетворень:

1. x 2 − 9x + 20 = 0 ⇒ x 1 + x 2 = − (−9) = 9; x 1 · x 2 = 20; коріння: х 1 = 4; x 2 = 5;
2. x 2 + 2x − 15 = 0 ⇒ x 1 + x 2 = −2; x 1 · x 2 = -15; коріння: х 1 = 3; x 2 = -5;
3. x 2 + 5x + 4 = 0 ⇒ x 1 + x 2 = −5; x 1 · x 2 = 4; коріння: x1 = −1; x2 = −4.

Теорема Вієта дає нам додаткову інформацію про коріння квадратного рівняння. На перший погляд це може здатися складним, але навіть при мінімальному тренуванні ви навчитеся "бачити" коріння і буквально вгадувати їх за лічені секунди.

Завдання. Розв'яжіть квадратне рівняння:

1. x 2 − 9x + 14 = 0;
2. x 2 − 12x + 27 = 0;
3. 3x2+33x+30=0;
4. −7x 2 + 77x − 210 = 0.

Спробуємо виписати коефіцієнти за теоремою Вієта і «відгадати» коріння:

1. x 2 − 9x + 14 = 0 – це наведене квадратне рівняння.
   За теоремою Вієта маємо: x 1 + x 2 = −(−9) = 9; x 1 · x 2 = 14. Неважко помітити, що коріння - числа 2 і 7;
2. x 2 − 12x + 27 = 0 — також наведене.
   За теоремою Вієта: x 1 + x 2 = −(−12) = 12; x 1 · x 2 = 27. Звідси коріння: 3 та 9;
3. 3x 2 + 33x + 30 = 0 – це рівняння не є наведеним. Але ми це виправимо, розділивши обидві сторони рівняння на коефіцієнт a = 3. Отримаємо: x 2 + 11x + 10 = 0.
   Вирішуємо за теоремою Вієта: x 1 + x 2 = −11; x 1 · x 2 = 10 ⇒ коріння: −10 та −1;
4. −7x 2 + 77x − 210 = 0 — знову коефіцієнт при x 2 не дорівнює 1, тобто. рівняння не наведене. Ділимо все на число a = −7. Отримаємо: x 2 - 11x + 30 = 0.
   За теоремою Вієта: x 1 + x 2 = −(−11) = 11; x 1 · x 2 = 30; з цих рівнянь легко вгадати коріння: 5 та 6.

З наведених міркувань видно, як теорема Вієта спрощує розв'язання квадратних рівнянь. Жодних складних обчислень, жодних арифметичних коренів та дробів. І навіть дискримінант (див. урок «Рішення квадратних рівнянь») нам не знадобився.

Зрозуміло, у всіх міркуваннях ми виходили з двох важливих припущень, які, власне кажучи, не завжди виконуються в реальних завданнях:

1. Квадратне рівняння є наведеним, тобто. коефіцієнт при х 2 дорівнює 1;
2. Рівняння має два різні корені. З погляду алгебри, у разі дискримінант D > 0 — власне, ми спочатку припускаємо, що це нерівність правильно.

Однак у типових математичних завданьах ці умови виконуються. Якщо ж у результаті обчислень вийшло «погане» квадратне рівняння (коефіцієнт при x 2 відмінний від 1), це легко виправити — погляньте на приклади на початку уроку. Про коріння взагалі мовчу: що це за завдання, в якому немає відповіді? Звичайно, коріння буде.

Таким чином, загальна схемарозв'язання квадратних рівнянь з теореми Вієта виглядає так:

1. Звести квадратне рівняння до наведеного, якщо це ще не зроблено за умови завдання;
2. Якщо коефіцієнти у наведеному квадратному рівнянні вийшли дробовими, вирішуємо через дискримінант. Можна навіть повернутися до вихідного рівняння, щоб працювати з більш «зручними» числами;
3. У випадку з цілими коефіцієнтами вирішуємо рівняння по теоремі Вієта;
4. Якщо протягом кількох секунд не вдалося вгадати коріння, забиваємо на теорему Вієта і вирішуємо через дискримінант.

Завдання. Розв'яжіть рівняння: 5x 2 − 35x + 50 = 0.

Отже, маємо рівняння, яке є наведеним, т.к. коефіцієнт a = 5. Розділимо все на 5, отримаємо: x 2 − 7x + 10 = 0.

Усі коефіцієнти квадратного рівняння цілочисленні — спробуємо вирішити теорему Вієта. Маємо: x 1 + x 2 = −(−7) = 7; x 1 · x 2 = 10. У цьому випадку коріння легко вгадується — це 2 і 5. Вважати через дискримінант не треба.

Завдання. Розв'яжіть рівняння: −5x 2 + 8x − 2,4 = 0.

Дивимося: −5x 2 + 8x − 2,4 = 0 — це рівняння не наведене, розділимо обидві сторони на коефіцієнт a = −5. Отримаємо: x 2 − 1,6x + 0,48 = 0 – рівняння із дробовими коефіцієнтами.

Краще повернутися до вихідного рівняння та рахувати через дискримінант: −5x 2 + 8x − 2,4 = 0 ⇒ D = 8 2 − 4 · (−5) · (−2,4) = 16 ⇒ ... ⇒ x 1 = 1,2; х 2 = 0,4.

Завдання. Розв'яжіть рівняння: 2x 2 + 10x − 600 = 0.

Для початку розділимо все на коефіцієнт a = 2. Вийде рівняння x 2 + 5x − 300 = 0.

Це наведене рівняння за теоремою Вієта маємо: x 1 + x 2 = −5; x 1 · x 2 = -300. Вгадати коріння квадратного рівняння у цьому випадку важко — особисто я серйозно «завис», коли вирішував це завдання.

Прийде шукати коріння через дискримінант: D = 5 2 − 4 · 1 · (−300) = 1225 = 35 2 . Якщо ви не пам'ятаєте корінь із дискримінанта, просто зазначу, що 1225: 25 = 49. Отже, 1225 = 25 · 49 = 5 2 · 7 2 = 35 2 .

Тепер, коли корінь з дискримінанта відомий, вирішити рівняння не важко. Отримаємо: x1 = 15; x 2 = -20.

Теорема Вієта часто використовується для перевірки вже знайденого коріння. Якщо ви знайшли коріння, то зможете за допомогою формул \(\begin(cases)x_1+x_2=-p \\x_1 \cdot x_2=q\end(cases)\) обчислити значення \(p\) і \(q\ ). І якщо вони вийдуть такими ж, як у вихідному рівнянні – значить коріння знайдено правильно.

Наприклад, нехай ми, використовуючи , розв'язали рівняння \(x^2+x-56=0\) і отримали коріння: \(x_1=7\), \(x_2=-8\). Перевіримо, чи ми не помилилися в процесі рішення. У разі \(p=1\), а \(q=-56\). За теоремою Вієта маємо:

\(\begin(cases)x_1+x_2=-p \\x_1 \cdot x_2=q\end(cases)\) \(\Leftrightarrow\) \(\begin(cases)7+(-8)=-1 \\7\cdot(-8)=-56\end(cases)\) \(\Leftrightarrow\) \(\begin(cases)-1=-1\\-56=-56\end(cases)\ )

Обидва твердження зійшлися, отже, ми вирішили правильно рівняння.

Таку перевірку можна проводити усно. Вона займе 5 секунд та убереже вас від дурних помилок.

Зворотна теорема Вієта

Якщо \(\begin(cases)x_1+x_2=-p \\x_1 \cdot x_2=q\end(cases)\), то \(x_1\) та \(x_2\) – коріння квадратного рівняння \(x^ 2+px+q=0).

Або просто: якщо у вас є рівняння виду \(x^2+px+q=0\), то вирішивши систему \(\begin(cases)x_1+x_2=-p \\x_1 \cdot x_2=q\ end(cases)\) ви знайдете його коріння.

Завдяки цій теоремі можна швидко підібрати коріння квадратного рівняння, особливо якщо це коріння – . Це вміння важливе, оскільки економить багато часу.

приклад . Розв'язати рівняння (x^2-5x+6=0).

Рішення : Скориставшись зворотною теоремою Вієта, отримуємо, що коріння задовольняє умовам: \(\begin(cases)x_1+x_2=5 \\x_1 \cdot x_2=6\end(cases)\).
Подивіться друге рівняння системи \(x_1 \cdot x_2=6\). На які два можна розкласти число (6)? На (2) і (3), (6) і (1) або (-2) і (-3), і (-6) і (- 1). А яку пару вибрати підкаже перше рівняння системи: \(x_1+x_2=5\). Походять \(2\) і \(3\), оскільки \(2+3=5\).
Відповідь : \(x_1=2\), \(x_2=3\).

Приклади . Використовуючи теорему, обернену до теореми Вієта, знайдіть корені квадратного рівняння:
а) (x^2-15x+14=0); б) (x^2+3x-4=0); в) (x^2+9x+20=0); г) (x^2-88x+780=0).

Рішення :
а) \(x^2-15x+14=0\) – на які множники розкладається (14\)? \(2\) та \(7\), \(-2\) і \(-7\), \(-1\) та \(-14\), \(1\) та \(14\) ). Які пари чисел у сумі дадуть (15)? Відповідь: (1) і (14).

б) \(x^2+3x-4=0\) – на які множники розкладається \(-4\)? \(-2\) та \(2\), \(4\) і \(-1\), \(1\) та \(-4\). Які пари чисел у сумі дадуть (-3)? Відповідь: \(1\) та \(-4\).

в) \(x^2+9x+20=0\) – на які множники розкладається (20\)? \(4\) та \(5\), \(-4\) і \(-5\), \(2\) та \(10\), \(-2\) та \(-10\) ), \(-20\) та \(-1\), \(20\) та \(1\). Які пари чисел у сумі дадуть (-9)? Відповідь: \(-4\) та \(-5\).

г) \(x^2-88x+780=0\) - на які множники розкладається (780\)? (390) і (2). Вони в сумі дадуть (88)? Ні. Ще які множники є у (780)? \(78\) та \(10\). Вони в сумі дадуть (88)? Так. Відповідь: (78) і (10).

Необов'язково останнє доданок розкладати на всі можливі множники (як в останньому прикладі). Можна відразу перевіряти, чи дає їх сума (p).

Важливо!Теорема Вієта та зворотна теоремапрацюють тільки з , тобто таким, у якого коефіцієнт перед (x 2) дорівнює одиниці. Якщо ж у нас спочатку дано не наведене рівняння, ми можемо зробити його наведеним, просто розділивши на коефіцієнт, що стоїть перед \(x^2\).

Наприклад, Нехай дано рівняння \ (2x ^ 2-4x-6 = 0 \) і ми хочемо скористатися однією з теорем Вієта. Але можемо, оскільки коефіцієнт перед \(x^2\) дорівнює \(2\). Позбавимося його, розділивши все рівняння на (2).

\(2x^2-4x-6=0\) \(|:2\)
\(x^2-2x-3=0\)

Готово. Тепер можна скористатися обома теоремами.

Відповіді на запитання, що часто ставляться

Запитання: По теоремі Вієта можна вирішити будь-які?
Відповідь: На жаль, ні. Якщо рівняння не цілі чи рівняння взагалі немає коренів, теорема Вієта допоможе. В цьому випадку треба користуватися дискримінантом . На щастя, 80% рівнянь у шкільному курсіматематики мають цілі рішення.

При вивченні способів розв'язання рівнянь другого порядку в шкільному алгебри курсі, розглядають властивості отриманих коренів. Вони зараз відомі під назвою теореми Вієта. Приклади використання її наводяться у цій статті.

Квадратне рівняння

Рівняння другого порядку являє собою рівність, яка показана на фото нижче.

Тут символи a, b, c є деякими числами, що мають назву коефіцієнтів рівняння, що розглядається. Щоб розв'язати рівність, необхідно знайти такі значення x, які роблять його істинним.

Зауважимо, що оскільки максимальне значення ступеня, в яку зводиться ікс, дорівнює двом, тоді кількість коренів у загальному випадку також дорівнює двом.

Для вирішення цього рівності існує кілька способів. У цій статті розглянемо один із них, який передбачає використання так званої теореми Вієта.

Формулювання теореми Вієта

Наприкінці XVI відомий математик Франсуа Вієт (француз) помітив, аналізуючи властивості коренів різних квадратних рівнянь, що певні комбінації їх задовольняють конкретним співвідношенням. Зокрема, цими комбінаціями є їхній твір та сума.

Теорема Вієта встановлює наступне: коріння квадратного рівняння при їх сумі дають відношення коефіцієнтів лінійного до квадратичного взяте зі зворотним знаком, а при їх добутку призводять до відношення вільного члена до квадратичного коефіцієнта.

Якщо загальний виглядрівняння записано так, як це представлено на фото в попередньому розділі статті, тоді математично цю теорему можна записати у вигляді двох рівностей:

• r 2 + r 1 = -b/a;
• r 1 х r 2 = c/a.

Де r 1 , r 2 - це значення коренів рівняння, що розглядається.

Наведені дві рівності можна використовувати для вирішення низки різних математичних завдань. Використання теореми Вієта у прикладах із рішенням наведено у наступних розділах статті.