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[Risolto] Equazione di grado superiore al secondo

  

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FAI UN ESEMPIO di equazione:
a. di terzo grado che abbia una sola soluzione reale;
b. di quarto grado che abbia due soluzioni reali distinte;
c. di terzo grado che abbia tre soluzioni reali distinte.

IMG 3608

Nel manuale, senza nemmeno trattare le equazioni di terzo grado e superiore, propongono questi esercizi. Per risolverle, si usa lo stesso metodo di quelle di secondo grado? 

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3

(x - 1) * (x - 2) * (x - 3) = 0;

Scritta così si vede che ha tre soluzioni: x1 = 1; x2 = 2; x3 = 3.

(x^2 - 2x - x + 2) * (x - 3) = 0;

(x^2 - 3x + 2) * (x - 3) = 0;

x^3 - 3 x^2 - 3x^2 + 9x  + 2x - 6 = 0;

x^3 - 6x^2 + 11 x - 6 = 0; equazione   di 3° grado.

Si cercano le soluzioni tra i fattori di 6; (1 * 2 * 3);

1 annulla il polinomio. Con Ruffini si divide per  x - 1;

 

equazione di quarto grado, biquadratica.

(x^2 - 4) * (x^2 - 9) = 0;

soluzioni: x12 =+-2;  x34 = +- 3;

x^4 - 9x^2 - 4x^2 + 36 = 0

x^4 - 13 x^2 + 36 = 0;

si pone x^2 = y;

y^2 - 13y + 36 = 0;

y = [13 +- radice(13^2 -36* 4) ] / 2;

y = [13 +- radice(25)] / 2,

y = [13 + - 5] / 2;

y1 = 18/2 = 9 ;

y2 = 8/2 = 4;

x = +- radice(y);

x12 = +- radice(9);

x34 = +- radice(4).

 

(x + 1)^3 = 0;

x^3 + 3x^2 + 3x + 1 = 0;

ha tre soluzioni coincidenti:   - 1; - 1; -1 

@salvonardyn  ciao

 

@mg 👍👍👍...tutto bene?

@mg thank you MG e buona domenica



1

a) (x - 1)(x^2 + 4x + 5) = 0

un binomio di primo grado e un trinomio con delta negativo

b) ( x^2 - 5x + 6 ) (x^2 + 4 ) = 0

un trinomio con delta positivo e uno con delta negativo

c) (2x^2 - x - 1)(2x - 5) = 0

un trinomio con delta positivo ed un binomio di primo grado
con radice diversa dalle due del trinomio

 

Se ti va sviluppi i prodotti, ma la traccia non ti obbliga a farlo.

@eidosm   thank you EidosM e buona domenica 🙂



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Caro Salvo, leggendo questa tua domanda ho avuto il dubbio della categoria sotto cui iscriverla: eccesso di zelo del neofita, ansia da prestazione, o più semplicemente (pubblicata con timestamp 02/04/2023 00:10!) mieru de Carmianu?
Scherzi a parte, hai letto di più di quanto c'è scritto e allo stesso tempo hai trascurato di badare alla consegna "FAI UN ESEMPIO" che chiede di costruire, non di risolvere.
Io qui non ti faccio gli esempi richiesti (già @EidosM ed @mg te ne hanno mostrati un po') e invece cerco di rassicurarti (si fa per dire, eh!) su ciò che ti lascia perplesso.
------------------------------
"Per risolverle, si usa lo stesso metodo di quelle di secondo grado?"
NO, NEMMENO PER IDEA.
Per le radici dell'equazione di secondo grado si usa la formula di Bramegupta.
Per le radici dell'equazione di terzo grado si usa la formula di Tartaglia-Cardano.
Per le radici dell'equazione di quarto grado si usa la formula di Ferrari-Cardano.
Col quarto grado finiscono le formule composte con operazioni razionali, potenze e radici.
Per le equazioni razionali che eguagliano a zero un polinomio di grado superiore a quattro occorre, a meno di configurazioni particolari, usare metodi grafico-numerici.
------------------------------
"Nel manuale, ..., propongono questi esercizi."
Evidentemente nel capitolo che precede l'esercizio 510 si parla di come ogni polinomio p(x) a coefficienti reali si possa scomporre in fattori a coefficienti reali di grado inferiore a tre: un solo fattore di grado zero, almeno uno di grado uno se p(x) è di grado dispari, e fattori di grado due con discriminante negativo.
Dopo una tale spiegazione questi esercizi hanno lo scopo di verificare solo la comprensione dell'argomento, e non anche la capacità di applicazione come quelli in cui si chiede di risolvere.
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"..., senza nemmeno trattare le equazioni di terzo grado e superiore, ..."
Si tratta di trattazioni noiose e complicate, ma soprattutto di scarsa utilità ai fini scolastici (l'obiettivo della scuola è istruire, non addestrare!).
Te ne mostro una possibile, così te ne puoi fare un'idea.
NOTA: la scrissi in un periodo in cui mi dilettavo a usare l'ortografia di Panzini, Pirandello, ...
==============================
EQUAZIONE DI TERZO GRADO
========================
Con {a, b, c, d, x} reali, ed a != 0, l'equazione di terzo grado
* a*x^3 + b*x^2 + c*x + d = 0
si tratta come segue.
---------------
A) Divìdere membro a membro la forma normale canònica per il coefficiente direttore
* a*x^3 + b*x^2 + c*x + d = 0 ≡ [p = b/(3*a); q = c/a; r = d/a]
≡ f(x) = x^3 + 3*p*x^2 + q*x + r = 0
---------------
B) Sostituire in f(x)
* x = (u - p)
* x^2 = (u - p)^2 = u^2 - 2*p*u + p^2
* x^3 = (u - p)^3 = u^3 - 3*p*u^2 + 3*u*p^2 - p^3
ottenendo
* p(u) = u^3 + (q - 3*p^2)*u + (2*p^3 + r - p*q)
---------------
C) Isolare il cubo
* f(x) = 0 ≡ p(u) = 0 ≡
≡ u^3 = (3*p^2 - q)*u + (p*q - 2*p^3 - r) ≡ [h = (p*q - 2*p^3 - r)/2; k = (3*p^2 - q)/3]
≡ u^3 = 3*k*u + 2*h
---------------
D) In quest'ùltima forma (di Tartaglia, Del Ferro, Cardano) le tre radici in "u" si ottèngono combinando opportunamente le tre radici cùbiche dell'unità
* {1; (- 1 - i*√3)/2; (- 1 + i*√3)/2}
http://it.wikipedia.org/wiki/Radice_dell%27unit%C3%A0#Alcune_radici_di_1
con la radice cùbica K del radicando
* R = h + √(h^2 - k^3) = h*(1 + √(1 - k^3/h^2))
cioè
* K = R^(1/3) = (h + √(h^2 - k^3))^(1/3)
con cui si fòrmano le tre radici (almeno una reale, o tutt'e tre, ma non due)
* U1 = k/K + K
* U2 = - (1/2)*(k*(1 + i*√3)/K + K*(1 - i*√3))
* U3 = - (1/2)*(k*(1 - i*√3)/K + K*(1 + i*√3))
--------
In particolare
* per h^2 < k^3, K = m + i*n è complesso;
* per h^2 = k^3, K = h^(1/3) è reale e concorde ad h;
* per h^2 > k^3, K è reale.
---------------
E) In tèrmini dei paràmetri {p, q, r} si ha
* h = (p*q - 2*p^3 - r)/2
* k = (3*p^2 - q)/3
* √(h^2 - k^3) = √((108*r*p^3 - 9*(p*q)^2 - 54*p*q*r + 4*q^3 + 27*r^2)/108)
* R = h + √(h^2 - k^3) = (p*q - 2*p^3 - r)/2 + √(108*r*p^3 - 9*(p*q)^2 - 54*p*q*r + 4*q^3 + 27*r^2)/(6*√3)
* K = R^(1/3) = ((p*q - 2*p^3 - r)/2 + √(108*r*p^3 - 9*(p*q)^2 - 54*p*q*r + 4*q^3 + 27*r^2)/(6*√3))^(1/3)
==============================
NON SO SE HO RESO L'IDEA.

@exprof   caro prof. mi fa piacere che tu diverta a interloquire matematicamente con me ... ovvero, hai reso l'idea, eccome! Le avevo già scovate mentre navigavo qui e là sul web le formule di Tartaglia-Cardano-Ferrari (tra l'altro anche Wiki...) e manco a parlarne, perché ti assicuro che affronto lo studio della matematica con tutta la calma che mi caratterizza (ovvero senza farmi tante pippe mentali) e obiettività (conosco bene i miei limiti nell'interpretare la realtà attraverso il linguaggio matematico). Mi interessa senz'altro approfondire la matematica, perché ritengo che per "amor di conoscenza" debba far parte del proprio background (imparare, cioè, a guardare la realtà attraverso l'occhio matematico, con il probabile rischio che alla fine "percepisco e proietto" numericamente...), ma non ci tengo proprio a diventare un cerebraloide della matematica più sofisticata, passami l'espressione. Un mio conoscente, un tempo frequentante l'ingegneria informatica di Lecce, mi ha reso bene l'amore per i dettagli dei matematici, rivelandomi che il suo prof di matematica era abituale "bocciare" (tassativamente, non esisteva abbassare il voto) anche per una sola virgola fuori posto (una svista, più che altro dovuta all'ansia dell'esame) in un compito svolto perfettamente (che sottintendeva quindi una buona preparazione). Nulla da eccepire. Tornando al mio beneamato manuale, il capitolo "Equazioni di grado superiore al secondo" tratta, in maniera piuttosto scarna, unicamente il metodo della soluzione di un'equazione di quarto grado, riducendola ad una di secondo (t=x^2...). Punto. Negli esercizi c'è un accenno spudorato e striminzito alla soluzione di un'equazione di terzo grado con il raccoglimento a fattore comune. Punto. Non hanno nemmeno accennato alla forma canonica. Ora, la mia questio era, dato che le equazioni di secondo grado erano state spiegate meglio, comprendendo il metodo per trovare le soluzioni senza risolverle (formule della somma e del prodotto e quant'altro), esistono formule simili per le equazioni di terzo grado e oltre? Naturalmente, sapevo che con la regola di Ruffini si può scomporre e quindi ridurre di un grado il polinomio, avevo anche pensato a soluzioni simili a quelle proposte da MG ed EidosM, ma mi interessava avere un quadro più completo, con soluzioni più particolarizzate. Pardon, per essere stato un pò prolisso. Buona domenica e buon tutto.



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SOS Matematica

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