已知方程组,已知方程组a111a111a有无穷多个解?
题:已知一元二次方程x2-3x+1=0的两根α,β也是方程x4-px2+q=0的两根,求p+q的值。
分析:这是四川省数学竞赛题,一见一元二次方程两根,我们自然会想到韦达定理,从而可得一种解法;如果采用比较系数法,将两个方程化为次数相同的方程,再根据它们有相同的根得到对应系数相同进行求解。
解法一:由韦达定理,得
α+β=3,αβ=1,
因为α,β也是方程x4-px2+q=0的两根,
所以α4-pα2+q=0 ,β4-pβ2+q=0,
两式相加,得
(α4+β4)-p(α2+β2)+2q=0……(*),
因为α2+β2=(α+β)2-2αβ=9-2=7,
α4+β4=(α2+β2)2-2(αβ)2=49-2=47,
代入(*)式,得
47-7p+2q=0……(**)
同理,两式相减,得:
α4-β4-p(α2-β2)=0,
整理,得(α2+β2)( α2-β2)-p(α2-β2)=0,
显然,α2-β2≠0,
所以α2+β2-p=0,
所以p=α2+β2=(α+β)2-αβ
=9-2=7,
把p=7代入(**),得
47-49+2q=0,q=1,
所以p+q=8.
解法二:注意到四次方程
x4-px2+q=0不含一次项和三次项的,
因此,如果设x2=y,则y2-py+q=0,
根据已知条件,该方程的两根是α2,β2,
所以p=α2+β2=7,q=α2β2=1,
所以p+q=8.
解法三:由x2-3x+1=0,得
x2=3x-1,
两边平方,得 x4=9×2-6x+1,
所以x4-9×2+6x-1=0,
又由x2-3x+1=0,得3x= x2+1,
代入x4-9×2+6x-1=0,得
x4-9×2+2(x2+1)-1=0,
整理,得x4-7×2+1=0,
与x4-px2+q=0比较系数,得
-7=-p,1=q,
所以p=7,q=1,
所以p+q=8.
按照这种解法的思路,如下的方程变形解法更简洁。
解法四:由x2-3x+1=0,得
x2+1=3x,
两边平方,得 x4+2×2+1=9×2,
所以x4-7×2+1=0,
与x4-px2+q=0比较系数,得
-7=-p,1=q,
所以p=7,q=1,
所以p+q=8.
解法五:因为二次方程
x2-3x+1=0的两根也是四次方程
x4-px2+q=0的根,
所以四次方程含有二次方程的因式,也就是说,四次方程
x4-px2+q=0可化为
( x2-3x+1)(x2+ax+q)=0的形式,
将括号去掉,并整理,得
x4+(a-3)x3+(q-3a+1)x2+(-3q+a)x+q=0,
与原方程x4-px2+q=0比较系数,得
a-3=0,-p=q-3a+1,-3q+a=0,
解得a=3,q=1,p=7,
所以p+q=8.
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