23В. а) Решите уравнение \({x^4}-2{x^3}-{x^2}-2x + 1 = 0\);

б) Найдите все корни принадлежащие промежутку \(\left[ {\frac{1}{2};\;3} \right]\).

Ответ

ОТВЕТ:  а) \(\frac{{3 \pm \sqrt 5 }}{2};\)

               б) \(\frac{{3 + \sqrt 5 }}{2}.\)

Решение

а) \({x^4}-2{x^3}-{x^2}-2x + 1 = 0.\)

Заметим, что исходное уравнение является возвратным. Значение  \(x = 0\)  не удовлетворяет исходному уравнению, поэтому разделим обе части уравнения на  \({x^2}.\)  Тогда:

\({x^2}-2x-1-\frac{2}{x} + \frac{1}{{{x^2}}} = 0\;\;\;\; \Leftrightarrow \;\;\;\;{x^2} + \frac{1}{{{x^2}}}-2\left( {x + \frac{1}{x}} \right)-1 = 0.\)

Пусть  \(x + \frac{1}{x} = t.\)  Тогда: 

\({\left( {x + \frac{1}{x}} \right)^2} = {t^2}\;\;\;\; \Leftrightarrow \;\;\;\;{x^2} + 2 \cdot x \cdot \frac{1}{x} + \frac{1}{{{x^2}}} = {t^2}\;\;\;\; \Leftrightarrow \;\;\;\;{x^2} + \frac{1}{{{x^2}}} = {t^2}-2.\)

Полученное уравнение примет вид:

\({t^2}-2-2t-1 = 0\;\;\;\; \Leftrightarrow \;\;\;\;{t^2}-2t-3 = 0\;\;\;\; \Leftrightarrow \;\;\;\;\left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{t = -1,}\\{t = 3.\;\;}\end{array}} \right.\)

Вернёмся к прежней переменной:

\(\left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{x + \frac{1}{x} = -1,}\\{x + \frac{1}{x} = 3\;\;\,}\end{array}} \right.\;\;\;\; \Leftrightarrow \;\;\;\;\left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{{x^2} + x + 1 = 0,\;}\\{{x^2}-3x + 1 = 0}\end{array}} \right.\;\;\;\; \Leftrightarrow \;\;\;\;\left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{x \notin R,\;\;\;\;\,\;\;\;\,}\\{\begin{array}{*{20}{c}}{x = \frac{{3 + \sqrt 5 }}{2},}\\{x = \frac{{3-\sqrt 5 }}{2}\;\,}\end{array}}\end{array}} \right.\;\;\;\; \Leftrightarrow \;\;\;\;\left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{x = \frac{{3 + \sqrt 5 }}{2},}\\{x = \frac{{3-\sqrt 5 }}{2}.\,}\end{array}} \right.\)

б) Отберём корни, принадлежащие отрезку  \(\left[ {\frac{1}{2};\;3} \right].\)

Так как  \(2 = \sqrt 4  < \sqrt 5  < \sqrt 9  = 3,\)  то  \(5 < 3 + \sqrt 5  < 6,\)  значит,  \(2,5 < \frac{{3 + \sqrt 5 }}{2} < 3.\)  Поэтому,  \(x = \frac{{3 + \sqrt 5 }}{2} \in \left[ {\frac{1}{2};3} \right].\)

Так как  \(2 = \sqrt 4  < \sqrt 5  < \sqrt 9  = 3,\)  то  \(0 < 3-\sqrt 5  < 1,\)  значит,  \(0 < \frac{{3-\sqrt 5 }}{2} < 0,5.\)  Поэтому,  \(x = \frac{{3-\sqrt 5 }}{2} \notin \left[ {\frac{1}{2};3} \right].\)

Ответ:  а) \(\frac{{3 \pm \sqrt 5 }}{2};\)

             б) \(\frac{{3 + \sqrt 5 }}{2}.\)