сайты - меню - вход - но­во­сти


Задания
Версия для печати и копирования в MS Word

До­ка­жи­те, что для лю­бо­го на­ту­раль­но­го числа n боль­ше или равно 2 и для любых дей­стви­тель­ных чисел a1, a2, ..., an, удо­вле­тво­ря­ю­щих усло­вию a_1 плюс a_2 плюс \dots плюс a_n не равно 0, урав­не­ние

a_1 левая круг­лая скоб­ка x минус a_2 пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка x минус a_3 пра­вая круг­лая скоб­ка \dots левая круг­лая скоб­ка x минус a_n пра­вая круг­лая скоб­ка плюс a_2 левая круг­лая скоб­ка x минус a_1 пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка x минус a_3 пра­вая круг­лая скоб­ка \dots левая круг­лая скоб­ка x минус a_n пра­вая круг­лая скоб­ка плюс
 плюс \dots плюс a_n левая круг­лая скоб­ка x минус a_1 пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка x минус a_2 пра­вая круг­лая скоб­ка \dots левая круг­лая скоб­ка x минус a_n минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка =0

имеет хотя бы один дей­стви­тель­ный ко­рень.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

Левая часть f(x) в этом урав­не­нии пред­став­ля­ет собой мно­го­член сте­пе­ни n минус 1, так как ко­эф­фи­ци­ент при x в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка n минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка равен a_1 плюс \ldots плюс a_n не равно q 0. Если n четно, то по­лу­ча­ем мно­го­член не­чет­ной сте­пе­ни, он все­гда имеет дей­стви­тель­ный ко­рень, так как функ­ция f(x) не­пре­рыв­на и f левая круг­лая скоб­ка x_0 пра­вая круг­лая скоб­ка боль­ше 0, f левая круг­лая скоб­ка минус x_0 пра­вая круг­лая скоб­ка мень­ше 0 при до­ста­точ­но боль­шом x_0 боль­ше 0.

Пусть n не­чет­но. Можно счи­тать, что все числа a1, ..., an раз­лич­ны (в про­тив­ном слу­чае число a=a_i=a_j, где i не равно q j, яв­ля­ет­ся кор­нем), не равны нулю (если a_i=0 при не­ко­то­ром i, то и f левая круг­лая скоб­ка a_i пра­вая круг­лая скоб­ка =0 пра­вая круг­лая скоб­ка и упо­ря­до­че­ны по воз­рас­та­нию: a_1 мень­ше a_2 мень­ше \ldots мень­ше a_n. За­ме­тим, что

 f левая круг­лая скоб­ка a_k пра­вая круг­лая скоб­ка =a_k левая круг­лая скоб­ка a_k минус a_2 пра­вая круг­лая скоб­ка \ldots левая круг­лая скоб­ка a_k минус a_k минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка a_k минус a_k плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка \ldots левая круг­лая скоб­ка a_k минус a_n пра­вая круг­лая скоб­ка

имеет тот же знак, что и a_k умно­жить на левая круг­лая скоб­ка минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка n минус k пра­вая круг­лая скоб­ка = левая круг­лая скоб­ка минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка k минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка a_k. Но при n боль­ше или равно 3 среди чисел a_1 мень­ше a_2 мень­ше \ldots мень­ше a_n есть хотя бы одна пара со­сед­них, име­ю­щих оди­на­ко­вый знак. Тогда зна­че­ния в этих точ­ках раз­но­го знака, по­это­му между ними есть ко­рень мно­го­чле­на f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка .

 

При­ве­дем дру­гое ре­ше­ние.

По­ло­жим

 P левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка = левая круг­лая скоб­ка x минус a_1 пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка x минус a_2 пра­вая круг­лая скоб­ка \ldots левая круг­лая скоб­ка x минус a_n пра­вая круг­лая скоб­ка

и

 f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка =a_1 левая круг­лая скоб­ка x минус a_2 пра­вая круг­лая скоб­ка \ldots левая круг­лая скоб­ка x минус a_n пра­вая круг­лая скоб­ка плюс a_2 левая круг­лая скоб­ка x минус a_1 пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка x минус a_3 пра­вая круг­лая скоб­ка \ldots левая круг­лая скоб­ка x минус a_n пра­вая круг­лая скоб­ка плюс
 плюс плюс \ldots плюс a_n левая круг­лая скоб­ка x минус a_1 пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка x минус a_2 пра­вая круг­лая скоб­ка \ldots левая круг­лая скоб­ка x минус a_n минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка .

Если среди чисел a1, a2, ..., an есть хотя бы одно ну­ле­вое, то f левая круг­лая скоб­ка 0 пра­вая круг­лая скоб­ка =0 и утвер­жде­ние за­да­чи до­ка­за­но. Пусть те­перь среди этих чисел нет ну­ле­вых. Тогда f левая круг­лая скоб­ка 0 пра­вая круг­лая скоб­ка не равно q 0,  f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка =x P в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \prime пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка минус n P левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка и

 левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: P левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: x в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка n пра­вая круг­лая скоб­ка конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \prime пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: x P в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \prime пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка минус n P левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: x в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка n плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка конец дроби = дробь: чис­ли­тель: f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: x в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка n плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка конец дроби .

Зна­чит, f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка =0 тогда и толь­ко тогда, когда  левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: P левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: x в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка n пра­вая круг­лая скоб­ка конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \prime пра­вая круг­лая скоб­ка =0.

Имеем

 дробь: чис­ли­тель: P левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: x в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка n пра­вая круг­лая скоб­ка конец дроби = левая круг­лая скоб­ка 1 минус дробь: чис­ли­тель: a_1, зна­ме­на­тель: x конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка 1 минус дробь: чис­ли­тель: a_2, зна­ме­на­тель: x конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка \ldots левая круг­лая скоб­ка 1 минус дробь: чис­ли­тель: a_n, зна­ме­на­тель: x конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка = левая круг­лая скоб­ка минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка n пра­вая круг­лая скоб­ка a_1 a_2 \ldots a_n Q левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: x конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка ,

где

Q левая круг­лая скоб­ка t пра­вая круг­лая скоб­ка = левая круг­лая скоб­ка t минус дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: a_1 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка t минус дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: a_2 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка \ldots левая круг­лая скоб­ка t минус дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: a_n конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка .

Сле­до­ва­тель­но,

 левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: P левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: x в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка n пра­вая круг­лая скоб­ка конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \prime пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: левая круг­лая скоб­ка минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка n плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка a_1 a_2 \ldots a_n, зна­ме­на­тель: x в квад­ра­те конец дроби Q в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \prime пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: x конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка ,

и f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка =0 тогда и толь­ко тогда, когда Q в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \prime пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: x конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка =0.

Если a_1=a_2, то f левая круг­лая скоб­ка a_1 пра­вая круг­лая скоб­ка =0 и утвер­жде­ние за­да­чи до­ка­за­но. Иначе

Q левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: a_1 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка =Q левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: a_2 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка =0

и, сле­до­ва­тель­но, между  дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: a_1 конец дроби и  дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: a_2 конец дроби лежит ко­рень про­из­вод­ной мно­го­чле­на Q(t) (так как на ин­тер­ва­ле  левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: a_1 конец дроби ; дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: a_2 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка най­дет­ся либо точка ми­ни­му­ма, либо точка мак­си­му­ма Q(t)). Зна­чит, урав­не­ние Q в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \prime пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка t пра­вая круг­лая скоб­ка =0 имеет дей­стви­тель­ный ко­рень t0. По­сколь­ку

 Q в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \prime пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка 0 пра­вая круг­лая скоб­ка = левая круг­лая скоб­ка минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка n плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: a_1 плюс a_2 плюс \ldots плюс a_n, зна­ме­на­тель: a_1 a_2 \ldots a_n конец дроби не равно q 0,

имеем t_0 не равно q 0. Сле­до­ва­тель­но, урав­не­ние f левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка =0 имеет дей­стви­тель­ный ко­рень  дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: t_0 конец дроби . Что и тре­бо­ва­лось до­ка­зать.