ответ: x1=1 ; x2= (-1+√33)/2 ; x3= (-1-√33)/2
Объяснение:
Необходимо решить следующее уравнение:
x^3+8=9*∛(9x-8)
Преобразуем данное уравнение:
x^3= 9*∛(9x-8) -8
x=∛( 9*∛(9x-8) -8 )
Пусть: f(x)=∛(9x-8)
Тогда уравнение принимает вид:
x=f (f(x) )
Рассмотри вс уравнение вида:
x=f(x)
Предположим , что оно имеет корень x0 , то есть верно равенство:
1) x0=f(x0)
Вернемся к уравнению:
2) f( f(x) )=x
Можно заметить , что x=x0 так же является корнем этого уравнения.
Действительно , если подставить x0 имеем:
f ( f(x0) )=x0
Поскольку : f(x0)=x0 , то f ( f(x0) )=f(x0)
Откуда уравнение эквивалентно следующему:
f(x0)=x0 , что эквивалентно уравнению 1 , а значит x0 является корнем уравнения : f( f(x) )=x.
То есть все те корни ,что имеет уравнение: f(x)=x , обязательно имеет и уравнение : f( f(x) )=x
Запишем уравнение f(x)=x для нашей функции:
∛(9x-8)=x
x^3-9x+8=0
(x^3-1) -9*(x-1)=0
(x-1)*(x^2+x+1) -9*(x-1)=0
(x-1)*(x^2+x-8)=0
x1=1
x^2+x-8=0
D=1+32=22
x23=(-1+-√33)/2
Покажем теперь что уравнение :
x=∛( 9*∛(9x-8) -8 )
не имеет других корней кроме выше приведенных. ( то есть данные уравнения имеют идентичные корни)
Не трудно заметить ,что функция : f(x)=∛(9x-8) монотонно возрастает.
То есть ,для такой функции справедливо следующее утверждение:
Если x1>x2 , то f(x1)>f(x2)
Предположим, что x0 корень уравнения :
f( f(x) )=x , то есть верно что:
f( f(x0) )=x0
Предположим , что x0 не является корнем уравнения f(x)=x , то
есть f(x0)≠x0
Пусть: f(x0)>x0
Тогда согласно утверждению выше:
f( f(x0) )>f(x0)
Но поскольку f (f (x0) )=x0 , то
x0>f(x0) , что противоречит неравенству: f(x0)>x0.
То есть такое невозможно.
Аналогично доказывается невозможность случая: f(x0)<x0
f( f(x0) )<f(x0)
x0<f(x0) , то есть противоречие.
Вывод: если уравнение f(f(x))=0 имеет корень x0, то этот корень имеет и уравнение f(x)=x , но так же мы до этого показали то что , если f(x)=x имеет корень x0, то и уравнение f(f(x))=0 имеет этот корень.
Таким образом заключаем , что уравнение:
x=∛( 9*∛(9x-8) -8 )
имеет то же самое множество корней , что и уравнение:
x= ∛(9x-8)
ответ: x1=1 ; x2= (-1+√33)/2 ; x3= (-1-√33)/2
Чтобы уравнение имело действительное решение , достаточно чтобы дискриминант был неотрицательным.
D/4 = (a^3-b^3)^2 -(a^2-b^2)*(a^4-b^4)>=0
То есть , необходимо доказать , что при любых a и b справедливо строгое неравенство :
(a^3-b^3)^2>=(a^2-b^2)*(a^4-b^4)
(a-b)^2*(a^2+ab+b^2)^2>=(a-b)^2* (a+b)^2 * (a^2+b^2)
Заметим , что когда a=b , получаем что 0=0 , то есть условие выполнено. И в этом случае уравнение имеет бесконечно много решений.
Теперь, поскольку мы разобрали этот случай и (a-b)^2>=0 , то для случая a≠b , можно поделить обе части неравентсва на (a-b)^2 не меняя знак неравенства :
(a^2+ab+b^2)^2>=(a+b)^2*(a^2+b^2)
( a^2+ab+b^2)^2 >= (a^2+2ab+b^2)*(a^2+b^2)
Теперь сделаем слудующий прием , поскольку (a^2+b^2)^2>0 при a≠b≠0
То можно поделить на это выражение обе части неравенства не меняя его знак :
( 1+ ab/(a^2+b^2) )^2>= 1+ 2ab/(a^2+b^2)
Тогда можно сделать замену:
ab/(a^2+b^2)=t
(1+t)^2>=1+2t
t^2+2t+1>=1+2t
t^2>=0 (верно)
Таким образом :
(a^3-b^3)^2>=(a^2-b^2)*(a^4-b^4) , то есть D>=0.
Вывод : уравнение имеет действительное решение при любых действительных а и b.
Что и требовалось доказать.
