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[代数] 韦达定理:这是一个初中老师以为高中老师会讲,高中老师以为初中老师讲过了的定理!

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发表于 2024-2-15 07:14:10 | 显示全部楼层 |阅读模式

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韦达定理


韦达定理(Vieta's formulas)是一个公式,它给出了多项式方程的根和系数的关系,因而又被代称为根与系数。

韦达定理由法国数学家弗朗索瓦·韦达发现,并因此得名,通常适用于代数方程的标准形式。

韦达定理的实用之处在于,它提供一个不用直接把根解出来的方法来计算根之间的关系。


二次方程的韦达定理

对于标准形式的二次方程:

$ax^2 + bx + c = 0$

假设该方程的两个根是 $x_1$ 和 $x_2$。

那么,两个根的和等于一次项系数(b)的相反数除以二次项系数(a):

$x_1 + x_2 = -\frac{b}{a}$

两个根的积等于常数项系数(c)除以二次项系数(a):

$x_1 \times x_2 = \frac{c}{a}$


三次方程的韦达定理

对于标准形式的三次方程:

$ax^3 + bx^2 + cx + d = 0$

假设该方程的三个根是 $x_1$、$x_2$、$x_3$。

那么,三个根的和等于二次项次数($b$)的相反数除以三次项系数($a$):

$x_1 + x_2 + x_3 = -\frac{b}{a}$

任意两个根的乘积之和等于一次项系数(c)除以三次项系数(a):

$x_1x_2 + x_1x_3 + x_2x_3 = \frac{c}{a}$

所有根的乘积等于常数项(d)的相反数除以三次项系数(a):

$x_1x_2x_3 = -\frac{d}{a}$


更高次方程的韦达定理

对于任意 $n$ 次多项式方程:

$a_nx^n + a_{n-1}x^{n-1} + \dots + a_1x + a_0 = 0$

假设该方程的 $n$ 个根是 $x_1$、$x_2$、$\dots$、$x_n$,韦达定理的一般形式表明,根与系数之间存在如下关系:

$
\left\{
\begin{aligned}
&x_1 + x_2 + \dots + x_{n-1} + x_n = -\frac{a_{n-1}}{a_n} \\
&(x_1x_2 + x_1x_3 + \dots + x_1x_n) + (x_2x_3 + x_2x_4 + \dots + x_2x_n) + \dots + x_{n-1}x_n = \frac{a_{n-2}}{a_n} \\
&\vdots \\
&x_1x_2 \dots x_n = (-1)^n\frac{a_0}{a_n}
\end{aligned}
\right.
$


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发表于 2024-2-15 07:33:13 | 显示全部楼层
xxs努力理解中

信息量巨大:

因为17 分钟前困了
所以甲鱼熬了一夜了
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发表于 2024-2-15 10:10:34 | 显示全部楼层
初中老师讲了,在一元二次方程的打星号部分(也是整个初中数学唯一一处打了星号的部分),三元一次方程没讲
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发表于 2024-2-15 10:30:37 | 显示全部楼层
\begin{align*}
\text{推导:}\\
&\text{1.教科书方法:}\\
&x_1=\frac{-b+\sqrt{b^2-4ac}}{2a}\\
&x_2=\frac{-b-\sqrt{b^2-4ac}}{2a}\\
&\text{所以}x_1+x_2=-\frac{2b}{2a}=-\frac{b}{a}\\
&x_1x_2=\frac{-b+\sqrt{b^2-4ac}}{2a}·\frac{-b-\sqrt{b^2-4ac}}{2a}=\frac{c}{a}\\
&\text{2.一个更巧妙的方法:}\\
&\text{方程}ax^2+bx+c=0\text{有两个实数根}x_1,x_2\\
&\text{变形得}a(x-x_1)(x-x_2)=0\\
&\text{展开并再次变形:}\\
&ax^2-a(x_1+x_2)+ax_1x_2=0\\
&\text{与原方程比较,得}\\
&x_1+x_2=-\frac{b}{a}\\
&x_1x_2=\frac{c}{a}
\end{align*}
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发表于 2024-2-15 10:32:01 | 显示全部楼层
陶远航 发表于 2024-2-15 10:30
\begin{align*}
\text{推导:}\\
&\text{1.教科书方法:}\\

写这个Latex累死了,小甲鱼老师是怎么写Latex的?请教一下
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发表于 2024-2-15 18:02:12 | 显示全部楼层
歌者文明清理员 发表于 2024-2-15 07:33
xxs努力理解中

信息量巨大:

哈哈哈,小甲鱼老师跟二师兄是一个作息时间~

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 楼主| 发表于 2024-2-16 03:17:29 | 显示全部楼层
陶远航 发表于 2024-2-15 10:32
写这个Latex累死了,小甲鱼老师是怎么写Latex的?请教一下

哈哈,写习惯就好了,看到式子脑子里自动浮现 Latex 公式~
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发表于 2024-2-16 08:57:24 From FishC Mobile | 显示全部楼层
小甲鱼 发表于 2024-2-16 03:17
哈哈,写习惯就好了,看到式子脑子里自动浮现 Latex 公式~

看了您的证明,感觉教科书上的证明方法太 low 了。。。
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发表于 2024-4-7 06:47:22 | 显示全部楼层
正在学
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发表于 2024-6-1 12:24:28 | 显示全部楼层
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发表于 2024-6-1 12:24:58 | 显示全部楼层
伟大的定理=韦达定理
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