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第三讲 简易高次方程的解法

2005-09-09 16:21:37佚名
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在整式方程中,如果未知数的最高次数超过2,那么这种方程称为高次方程.一元三次方程和一元四次方程有一般解法,但比较复杂,且超过了初中的知识范围,五次或五次以上的代数方程没有一般的公式解法,这由挪威青年数学家阿贝尔于1824年作出了证明,这些内容我们不讨论.本讲主要讨论用因式分解、换元等方法将某些高次方程化为低次方程来解答.

  例1 解方程

x3-2x2-4x+8=0.

  解 原方程可变形为

x2(x-2)-4(x-2)=0,

(x-2)(x2-4)=0,

(x-2)2(x+2)=0.

所以

x1=x2=2,x3=-2.

  说明 当ad=bc≠0时,形如ax3+bx2+cx+d=0的方程可这样

=0可化为

bkx3+bx2+dkx+d=0,

即 (kx+1)(bx2+d)=0.

  方程ax4+bx3+cx+d=0也可以用类似方法处理.

  例2 解方程

    (x-2)(x+1)(x+4)(x+7)=19.

  解 把方程左边第一个因式与第四个因式相乘,第二个因式与第三个因式相乘,得

(x2+5x-14)(x2+5x+4)=19.

设

      

则

(y-9)(y+9)=19,

即                   y2-81=19.


 

  说明 在解此题时,仔细观察方程中系数之间的特殊关系,则可用换元法解之.

  例3 解方程

(6x+7)2(3x+4)(x+1)=6.

  解 我们注意到

    2(3x+4)=6x+8=(6x+7)+1,

    6(x+1)=6x+6=(6x+7)-1,

所以利用换元法.设y=6x+7,原方程的结构就十分明显了.令

y=6x+7, ①

由(6x+7)2(3x+4)(x+1)=6得

(6x+7)2(6x+8)(6x+6)=6×12,

即

y2(y+1)(y-1)=72,

y4-y2-72=0,

(y2+8)(y2-9)=0.

因为y2+8>0,所以只有y2-9=0,y=±3.代入①式,解得原方程的根为

  例4 解方程

12x4-56x3+89x2-56x+12=0.

  解 观察方程的系数,可以发现系数有以下特点:x4的系数与常数项相同,x3的系数与x的系数相同,像这样的方程我们称为倒数方程.由 

 

 

 

   

    

  例5 解方程

     

  解 方程的左边是平方和的形式,添项后可配成完全平方的形式.

 

所以

  

  经检验,x1=-1,x2=2是原方程的根.

  例6 解方程

(x+3)4+(x+1)4=82.

  分析与解 由于左边括号内的两个二项式只相差一个常数,所以设

于是原方程变为

(y+1)4+(y-1)4=82,

整理得

y4+6y2-40=0.

解这个方程,得y=±2,即

x+2=±2.

解得原方程的根为x1=0,x2=-4.

  说明 本题通过换元,设y=x+2后,消去了未知数的奇次项,使方程变为易于求解的双二次方程.一般地,形如

(x+a)4+(x+b)4=c

  例7 解方程

     x4-10x3-2(a-11)x2+2(5a+6)x+2a+a2=0,其中a是常数,且a≥-6.

  解 这是关于x的四次方程,且系数中含有字母a,直接对x求解比较困难(当然想办法因式分解是可行的,但不易看出),我们把方程写成关于a的二次方程形式,即

    a2-2(x2-5x-1)a+(x4-10x3+22x2+12x)=0,

    △=4(x2-5x-1)2-4(x4-10x3+22x2+12x)

     =4(x2-2x+1).

所以

所以

a=x2-4x-2或a=x2-6x.

从而再解两个关于x的一元二次方程,得

 

练习三

  1.填空:

  (1)方程(x+1)(x+2)(x+3)(x+4)=24的根为_______.

  (2)方程x3-3x+2=0的根为_____.

  (3)方程x4+2x3-18x2-10x+25=0的根为_______.

  (4)方程(x2+3x-4)2+(2x2-7x+6)2=(3x2-4x+2)2的根为______.

  

  2.解方程

(4x+1)(3x+1)(2x+1)(x+1)=3x4.

  3.解方程

x5+2x4-5x3+5x2-2x-1=0.

  4.解方程 

 

  5.解方程

(x+2)4+(x-4)4=272.

  6.解关于x的方程

x3+(a-2)x2-(4a+1)x-a2+a+2=0.

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