Reciproká rovnice

Z Multimediaexpo.cz

(Rozdíly mezi verzemi)

Verze z 14. 8. 2022, 14:48

Reciproká rovnice je taková rovnice, jejíž levou stranu tvoří reciproký polynom. Ten je charakteristický symetričností svých koeficientů. První je stejný (popř. opačný) jako poslední, druhý je stejný (popř. opačný) jako předposlední atd. Je zřejmé, že máme-li reciproký polynom sudého stupně (tedy má lichý počet členů), existuje zde prostřední koeficient, ke kterému neexistuje symetrický člen.

Jsou-li si symetrické koeficienty rovny, jedná se o rovnici prvního druhu. Jsou-li však symetrické koeficienty opačné, jedná se o rovnici druhého druhu. Dále podle stupně polynomu rozlišujeme rovnici sudého a lichého stupně.

Definice

Nechť je dán reciproký polynom \(f(x) = a_n x^n + a_{n-1}x^{n-1} + \ldots + a_1 x+ a_0\, ,\,\, a_n \neq 0.</math>

Pak výraz \(f(x)=0</math> nazýváme

reciproká rovnice 1. druhu jestliže \(a_k=a_{n-k}\, ,\,\, k=0,1,\ldots,n </math>
reciproká rovnice 2. druhu jestliže \(a_k=-a_{n-k}\, ,\,\, k=0,1,\ldots,n </math>
reciproká rovnice sudého stupně pro sudé n
reciproká rovnice lichého stupně pro liché n

Příklad:

a) reciproká rovnice 1. druhu, sudého stupně: 5x⁴ − 7x³ + 3x² − 7x + 5 = 0
b) reciproká rovnice 2. druhu, lichého stupně: 6x³ − 2x² + 2x − 6 = 0

Metody řešení

každá rec. rovnice 2. druhu má kořen c = 1. Pokud ji vydělíme dvojčlenem (x−1), dostaneme rec. rovnici 1. druhu
každá rec. rovnice 1. druhu, lichého stupně má kořen c = −1. Pokud ji vydělíme dvojčlenem (x+1), dostaneme rec. rovnici 1. druhu, sudého stupně
rec. rovnici 1. druhu, sudého stupně n lze převést na algebraickou rovnici polovičního stupně dělením výrazem \(x^{n/2}</math> a substitucí:

\(y = x+\dfrac{1}{x}</math>

\(y^2-2 = x^2+\dfrac{1}{x^2}</math>

\(y^3-3y = x^3+\dfrac{1}{x^3}</math>

\(y^4-4y^2+2 = x^4+\dfrac{1}{x^4}</math>

Z výše uvedených skutečností je zřejmé, že je-li číslo c řešením rec. rovnice, pak je také číslo 1/c jejím řešením.

Reciproké rovnice jsme schopni těmito metodami řešit do určitých stupňů:

rovnice 2. druhu do 10. stupně,
rovnice 1. druhu do 9. stupně.

Příklad

\(x^5 -11x^4+17x^3+17x^2-11x+1=0 </math> ... rovnice 1. druhu, lichého stupně – kořen \(x_1=-1</math>.

Vydělením rovnice dvojčlenem (x+1) dostaneme rovnici

\(x^4 -12x^3+29x^2-12x+1=0</math> ... rovnice 1. druhu, sudého stupně – řešení substitucí

\(x^4 -12x^3+29x^2-12x+1=0\quad /\dfrac{1}{x^2}</math>

\(x^2-12x+29-12\dfrac{1}{x} + \dfrac{1}{x^2}=0</math>

\((x^2+\dfrac{1}{x^2})-12(x+\dfrac{1}{x}) +29=0 \qquad |</math> substituce \(y=x+ \dfrac{1}{x} \qquad y^2-2=x^2 + \frac{1}{x^2}</math>

\(y^2-2-12y +29 =0 \qquad</math> ... řešení této kvadratické rovnice jsou \(y_1=9,\, y_2=3</math>

Zpětné dosazení

y₁ = 9

9 = x + 1/x

x² − 9x + 1 = 0

\(x_{2,3} = \dfrac{9\pm\sqrt{77}}{2}</math>

y₂ = 3

3 = x + 1/x

x² − 3x + 1 = 0

\( x_{4,5} = \dfrac{3\pm\sqrt5}{2}</math>

Zadaná rovnice má pět kořenů: \(x_1, x_2, \ldots, x_5.</math>

Literatura

Emanovský P. (1998). Cvičení z algebry (polynomy, algebraické rovnice). VUP Olomouc. ISBN 80-7067-281-1
Emanovský P. (2002). Algebra 2, 3 (pro distanční studium). VUP Olomouc.
Bican L. (2004). Lineární algebra a geometrie. Academia Praha.

Náklady na energie a provoz naší encyklopedie prudce vzrostly. Potřebujeme vaši podporu... Kolik ?? To je na Vás. Náš FIO účet — 2500575897 / 2010
Informace o článku. Článek je převzat z Wikipedie, otevřené encyklopedie, do které přispívají dobrovolníci z celého světa. Tento text je dostupný za podmínek Creative Commons 3.0 Unported – creativecommons.org. Originální článek na české Wikipedii

@@ Řádka 4: / Řádka 4: @@
 ==Definice==
-Nechť je dán [[reciproký polynom]] &nbsp;<math>f(x) = a_n x^n + a_{n-1}x^{n-1} + \ldots + a_1 x+ a_0\, ,\,\, a_n \neq 0.</math>
+Nechť je dán [[reciproký polynom]] &nbsp;<big>\(f(x) = a_n x^n + a_{n-1}x^{n-1} + \ldots + a_1 x+ a_0\, ,\,\, a_n \neq 0.</math>
-Pak výraz &nbsp;<math>f(x)=0</math>&nbsp; nazýváme
+Pak výraz &nbsp;<big>\(f(x)=0</math>&nbsp; nazýváme
-* reciproká rovnice ''1.&nbsp;druhu'' jestliže &nbsp;<math>a_k=a_{n-k}\, ,\,\, k=0,1,\ldots,n </math>
+* reciproká rovnice ''1.&nbsp;druhu'' jestliže &nbsp;<big>\(a_k=a_{n-k}\, ,\,\, k=0,1,\ldots,n </math>
-* reciproká rovnice ''2.&nbsp;druhu'' jestliže &nbsp;<math>a_k=-a_{n-k}\, ,\,\, k=0,1,\ldots,n </math>
+* reciproká rovnice ''2.&nbsp;druhu'' jestliže &nbsp;<big>\(a_k=-a_{n-k}\, ,\,\, k=0,1,\ldots,n </math>
 * reciproká rovnice ''sudého stupně'' pro sudé n
 * reciproká rovnice ''lichého stupně'' pro liché n
@@ Řádka 20: / Řádka 20: @@
 * každá rec. rovnice ''2.&nbsp;druhu'' má [[kořen polynomu|kořen]] c = 1. Pokud ji vydělíme dvojčlenem (x−1), dostaneme rec. rovnici ''1.&nbsp;druhu''
 * každá rec. rovnice ''1.&nbsp;druhu, lichého stupně'' má kořen c = −1. Pokud ji vydělíme dvojčlenem (x+1), dostaneme rec. rovnici ''1.&nbsp;druhu, sudého stupně''
-* rec. rovnici ''1.&nbsp;druhu, sudého stupně n'' lze převést na algebraickou rovnici polovičního stupně dělením výrazem &nbsp;<math>x^{n/2}</math>&nbsp; a substitucí:
+* rec. rovnici ''1.&nbsp;druhu, sudého stupně n'' lze převést na algebraickou rovnici polovičního stupně dělením výrazem &nbsp;<big>\(x^{n/2}</math>&nbsp; a substitucí:
-:<math>y = x+\dfrac{1}{x}</math>
+:<big>\(y = x+\dfrac{1}{x}</math>
-:<math>y^2-2 = x^2+\dfrac{1}{x^2}</math>
+:<big>\(y^2-2 = x^2+\dfrac{1}{x^2}</math>
-:<math>y^3-3y = x^3+\dfrac{1}{x^3}</math>
+:<big>\(y^3-3y = x^3+\dfrac{1}{x^3}</math>
-:<math>y^4-4y^2+2 = x^4+\dfrac{1}{x^4}</math>
+:<big>\(y^4-4y^2+2 = x^4+\dfrac{1}{x^4}</math>
 Z výše uvedených skutečností je zřejmé, že je-li číslo c řešením rec. rovnice, pak je také číslo 1/c jejím řešením.
@@ Řádka 37: / Řádka 37: @@
 ==Příklad==
-<math>x^5 -11x^4+17x^3+17x^2-11x+1=0 </math> ... rovnice 1.&nbsp;druhu, lichého stupně – kořen &nbsp;<math>x_1=-1</math>.
+<big>\(x^5 -11x^4+17x^3+17x^2-11x+1=0 </math> ... rovnice 1.&nbsp;druhu, lichého stupně – kořen &nbsp;<big>\(x_1=-1</math>.
 Vydělením rovnice dvojčlenem (x+1) dostaneme rovnici
-<math>x^4 -12x^3+29x^2-12x+1=0</math> ... rovnice 1.&nbsp;druhu, sudého stupně – řešení substitucí
+<big>\(x^4 -12x^3+29x^2-12x+1=0</math> ... rovnice 1.&nbsp;druhu, sudého stupně – řešení substitucí
-<math>x^4 -12x^3+29x^2-12x+1=0\quad /\dfrac{1}{x^2}</math>
+<big>\(x^4 -12x^3+29x^2-12x+1=0\quad /\dfrac{1}{x^2}</math>
-<math>x^2-12x+29-12\dfrac{1}{x} + \dfrac{1}{x^2}=0</math>
+<big>\(x^2-12x+29-12\dfrac{1}{x} + \dfrac{1}{x^2}=0</math>
-<math>(x^2+\dfrac{1}{x^2})-12(x+\dfrac{1}{x}) +29=0 \qquad |</math>&nbsp; substituce &nbsp;&nbsp; <math>y=x+ \dfrac{1}{x} \qquad y^2-2=x^2 + \frac{1}{x^2}</math><br /><br />
+<big>\((x^2+\dfrac{1}{x^2})-12(x+\dfrac{1}{x}) +29=0 \qquad |</math>&nbsp; substituce &nbsp;&nbsp; <big>\(y=x+ \dfrac{1}{x} \qquad y^2-2=x^2 + \frac{1}{x^2}</math><br /><br />
-<math>y^2-2-12y +29 =0 \qquad</math> ... řešení této [[kvadratická rovnice|kvadratické rovnice]] jsou &nbsp;<math>y_1=9,\, y_2=3</math>
+<big>\(y^2-2-12y +29 =0 \qquad</math> ... řešení této [[kvadratická rovnice|kvadratické rovnice]] jsou &nbsp;<big>\(y_1=9,\, y_2=3</math>
 Zpětné dosazení
@@ Řádka 57: / Řádka 57: @@
 x<sup>2</sup> − 9x + 1 = 0
-<math>x_{2,3} = \dfrac{9\pm\sqrt{77}}{2}</math>
+<big>\(x_{2,3} = \dfrac{9\pm\sqrt{77}}{2}</math>
 * y<sub>2</sub> = 3
@@ Řádka 65: / Řádka 65: @@
 x<sup>2</sup> − 3x + 1 = 0
-<math> x_{4,5} = \dfrac{3\pm\sqrt5}{2}</math>
+<big>\( x_{4,5} = \dfrac{3\pm\sqrt5}{2}</math>
-Zadaná rovnice má pět kořenů: &nbsp;<math>x_1, x_2, \ldots, x_5.</math>
+Zadaná rovnice má pět kořenů: &nbsp;<big>\(x_1, x_2, \ldots, x_5.</math>
 == Literatura ==