Уравнение четвёртой степени

physchemist
Сообщений: 11
Зарегистрирован: 12 авг 2010, 21:00

Уравнение четвёртой степени

Сообщение physchemist » 16 сен 2010, 15:32

Можно ли как-нибудь через коэффициенты уравнения четвёртой степени выразить условие существования у него четырёх вещественных корней?

B голову пришло только следующее. Возьмём, например, метод Феррари. Исходное уравнение сводится к двум квадратным. Четыре корня будут в том случае, если дискриминант каждого из этих квадратных уравнений будет положительным (в принципе, ему достаточно быть и неотрицательным, если устраивают кратные корни). Ho коэффициенты этих квадратных уравнений содержат в себе корень резольвентного кубического уравнения, формулы для вычисления которого, в свою очередь, зависят от знака дискриминанта $$\Delta$$ резольвенты.

"Опытным путём", похоже, получается, что если резольвента имеет 3 действительных корня ($$\Delta > 0$$), то соответствующее уравнение 4-й степени имеет четыре вещественных корня либо не имеет их вовсе. Если же резольвента имеет только один вещественный корень ($$\Delta < 0$$), то соответствующее уравнение 4-й степени имеет два корня. Ho как это доказать?

Если всё это верно, то можно поступить так. Рассмотреть, например, случай, когда $$\Delta < 0$$, взять выражение для корня (единственного действительного, который в виде суммы двух кубических корней) резольвенты и подставить его в выражения для дискриминантов $$D_1$$ и $$D_2$$ двух упомянутых выше квадратных уравнений. При этом как-то должно получиться, что одновременно не может быть $$D_1 > 0$$ и $$D_2 > 0$$. Это доказало бы, что при $$\Delta < 0$$ исходное уравнение может иметь только 2 корня. Ho в результате подстановки такие громоздкие выражения получаются, что совершенно непонятно, куда копать.
Последний раз редактировалось physchemist 29 ноя 2019, 16:17, всего редактировалось 1 раз.
Причина: test

Аватар пользователя
bas0514
Сообщений: 1685
Зарегистрирован: 12 мар 2010, 21:00

Уравнение четвёртой степени

Сообщение bas0514 » 16 сен 2010, 16:12

Геометрическая переформулировка задачи:
Каким соотношениям должны удовлетворять координаты центра и радиус окружности на координатной плоскости, чтобы она пересекалась c параболой $$y=x^2$$ в 4 различных точках?
He знаю, проще ли в такой форме, все равно аналитика нужна K тому же не учитываются кратные корни, но это, я думаю, потом можно будет учесть.
Последний раз редактировалось bas0514 29 ноя 2019, 16:17, всего редактировалось 1 раз.
Причина: test

dmd
Сообщений: 28
Зарегистрирован: 23 сен 2009, 21:00

Уравнение четвёртой степени

Сообщение dmd » 16 сен 2010, 19:13

physchemist писал(а):Source of the post
.. если резольвента имеет 3 действительных корня..

Уравнение 4-й степени имеет четыре действительных корня, когда все корни кубической резольвенты действительны и положительны.
Последний раз редактировалось dmd 29 ноя 2019, 16:17, всего редактировалось 1 раз.
Причина: test

physchemist
Сообщений: 11
Зарегистрирован: 12 авг 2010, 21:00

Уравнение четвёртой степени

Сообщение physchemist » 17 сен 2010, 09:48

dmd писал(а):Source of the post
Уравнение 4-й степени имеет четыре действительных корня, когда все корни кубической резольвенты действительны и положительны.

Спасибо, это натолкнуло на нужную мысль.
Последний раз редактировалось physchemist 29 ноя 2019, 16:17, всего редактировалось 1 раз.
Причина: test

VAL
Сообщений: 1399
Зарегистрирован: 13 апр 2009, 21:00

Уравнение четвёртой степени

Сообщение VAL » 17 сен 2010, 14:29

Мне кажется, проще всего найти знак левой части в точке, где соответствующая функция принимает наименьшее (наибольшее) значение. Правда, без кубического уравнения и здесь не обойтись.
Последний раз редактировалось VAL 29 ноя 2019, 16:17, всего редактировалось 1 раз.
Причина: test

physchemist
Сообщений: 11
Зарегистрирован: 12 авг 2010, 21:00

Уравнение четвёртой степени

Сообщение physchemist » 22 сен 2010, 18:24

Хм... Опять возникла проблемка.
Благодаря dmd, удалось доказать, что приведённое уравнение 4-й степени
$$\displaystyle  x^4 + ax^2 + bx + c = 0 $$
имеет 4 вещественных корня только тогда, когда выполняются условия
$$\displaystyle  \begin{cases} \Delta > 0; \\ a < 0; \\ a^2 - 4c > 0; \end{cases} $$
где $$\Delta$$ - дискриминант кубической резольвенты
$$\displaystyle  z^3 +2az^2 + (a^2-4c)z - b^2 = 0. $$
Ho если все 4 корня вещественны, то возможны следующие комбинации их знаков (если не считать нули):
1) - - - -
2) + + + +
3) - - - +
4) + + + -
5) + + - -

Вопрос: можно ли (и как), опять основываясь на соотношениях между коэффициентами, отделить первые четыре случая от последнего (нужно исключить последний случай)? T.e. уравнение должно иметь 4 действительных корня, но не менее трёх из них должны быть одного знака.
Последний раз редактировалось physchemist 29 ноя 2019, 16:17, всего редактировалось 1 раз.
Причина: test


Вернуться в «Алгебра и теория чисел»

Кто сейчас на форуме

Количество пользователей, которые сейчас просматривают этот форум: нет зарегистрированных пользователей и 5 гостей