Svar på opgave 336 (Januar 2017)

Relaterede dokumenter
DesignMat Komplekse tal

t a l e n t c a m p d k Matematik Intro Mads Friis, stud.scient 7. november 2015 Slide 1/25

t a l e n t c a m p d k Matematik Intro Mads Friis, stud.scient 27. oktober 2014 Slide 1/25

Matematik. 1 Matematiske symboler. Hayati Balo,AAMS. August, 2014

Algebra med Bea. Bea Kaae Smit. nøgleord andengradsligning, komplekse tal, ligningsløsning, ligningssystemer, nulreglen, reducering

DesignMat Den komplekse eksponentialfunktion og polynomier

Grundlæggende Matematik

Grundlæggende Matematik

Regning. Mike Vandal Auerbach ( 7) 4x 2 y 2xy 5. 2x + 4 = 3. (x + 3)(2x 1) = 0. (a + b)(a b) a 2 + b 2 2ab.

Algebra. Dennis Pipenbring, 10. februar matx.dk

Komplekse tal og algebraens fundamentalsætning.

Noter om polynomier, Kirsten Rosenkilde, Marts Polynomier

Svar på opgave 337 (Februar 2017) ny version d. 21/3-2017

Prøveeksamen MR1 januar 2008

DesignMat Uge 1 Repetition af forårets stof

Polynomium Et polynomium. Nulpolynomiet Nulpolynomiet er funktionen der er konstant nul, dvs. P(x) = 0, og dets grad sættes per definition til.

Opgave nr. 1. Find det fjerde Taylorpolynomium. (nul). Opgave nr Lad der være givet et sædvanligt retvinklet koordinatsystem

Matricer og lineære ligningssystemer

Uge 6 Store Dag. Opgaver til OPGAVER 1. Opgave 1 Udregning af determinant. Håndregning Der er givet matricen A =

DesignMat Uge 11. Vektorrum

Ligninger med reelle løsninger

DesignMat Uge 1 Gensyn med forårets stof

qwertyuiopåasdfghjklæøzxcvbnmqw ertyuiopåasdfghjklæøzxcvbnmqwert yuiopåasdfghjklæøzxcvbnmqwertyui opåasdfghjklæøzxcvbnmqwertyuiopå

TALTEORI Ligninger og det der ligner.

Der er facit på side 7 i dokumentet. Til opgaver mærket med # er der vink eller kommentarer på side 6.

Komplekse tal. Mikkel Stouby Petersen 27. februar 2013

Komplekse Tal. 20. november UNF Odense. Steen Thorbjørnsen Institut for Matematiske Fag Århus Universitet

Kursusgang 3 Matrixalgebra Repetition

Svar på opgave 322 (September 2015)

Nøgleord og begreber Komplekse tal Test komplekse tal Polære koordinater Kompleks polarform De Moivres sætning

Besvarelser til de to blokke opgaver på Ugeseddel 7

Besvarelser til Calculus Ordinær eksamen - Forår - 6. Juni 2016

Lektion 1. Tal. Ligninger og uligheder. Funktioner. Trigonometriske funktioner. Grænseværdi for en funktion. Kontinuerte funktioner.

Løsning af tredjegradsligningen Jens Siegstad, Kasper Fabæch Brandt og Jingyu She

Matematikkens mysterier - på et obligatorisk niveau. 1. Basis

MATEMATIK A-NIVEAU. Kapitel 1

qwertyuiopåasdfghjklæøzxcvbnmqw ertyuiopåasdfghjklæøzxcvbnmqwert yuiopåasdfghjklæøzxcvbnmqwertyui Polynomier opåasdfghjklæøzxcvbnmqwertyuiopå

Funktioner. 3. del Karsten Juul

Matematik. Grundforløbet. Mike Auerbach (2) Q 1. y 2. y 1 (1) x 1 x 2

Mat C HF basisforløb-intro side 1. Kapitel 5. Parenteser

9.1 Egenværdier og egenvektorer

Løsning til aflevering - uge 12

Tidligere Eksamensopgaver MM505 Lineær Algebra

er et helt tal. n 2 AB CD AC BD (b) Vis, at tangenterne fra C til de omskrevne cirkler for trekanterne ACD og BCD står vinkelret på hinanden.

Noter om komplekse tal

Besvarelser til Calculus og Lineær Algebra Globale Forretningssystemer Eksamen - 8. Juni 2015

Grundlæggende matematik

Andengradspolynomier - Gymnasienoter

OM TAL, SOM PAA TO MAADER KAN SKRIVES SOM E N SUM AF POTENSER AF FEMTE GRAD

Ligninger med reelle løsninger

Løsninger til eksamensopgaver på A-niveau 2016

Komplekse tal og polynomier

Matematik A-niveau Delprøve 1

Vi håber disse svarforslag kan være til glæde for læseren, og vi modtager gerne forslag til forbedringer:

20 = 2x + 2y. V (x, y) = 5xy. V (x) = 50x 5x 2.

Fejlkorligerende køder Fejlkorrigerende koder

Københavns Universitet, Det naturvidenskabelige Fakultet. Afleveringsopgave 1

DesignMat Uge 11 Vektorrum

TREKANTER. Indledning. Typer af trekanter. Side 1 af 7. (Der har været tre kursister om at skrive denne projektrapport)

Vektorrum. enote Generalisering af begrebet vektor

Løsninger til eksamensopgaver på A-niveau 2017

Algebra INTRO. I kapitlet arbejdes med følgende centrale matematiske begreber:

Formler, ligninger, funktioner og grafer

DesignMat Lineære differentialligninger I

Paradokser og Opgaver

Komplekse tal. Jan Scholtyßek

Chapter 3. Modulpakke 3: Egenværdier. 3.1 Indledning

Matematik - et grundlæggende kursus. Dennis Cordsen Pipenbring

Secret sharing - om at dele en hemmelighed Matematiklærerdag 2017

Bilag 2 - Spildevandsplan

Løsninger til matematik C december 2015 Februar 2017

1.1 Legemer. Legemer er talsystemer udstyret med addition og multiplikation, hvor vi kan regner som vi plejer at gøre med de reelle tal.

MATEMATIK A-NIVEAU. Anders Jørgensen & Mark Kddafi. Vejledende eksempler på eksamensopgaver og eksamensopgaver i matematik, 2012

Anvendelse af matematik til konkrete beregninger

Nøgleord og begreber Lagranges metode i to variable Lagranges metode i tre variable Flere bindinger August 2000, opgave 7

Besvarelser til Calculus Ordinær Eksamen Januar 2019

Hvad er matematik? C, i-bog ISBN

Definition multiplikation En m n-matrix og en n p-matrix kan multipliceres (ganges sammen) til en m p-matrix.

Nøgleord og begreber. Definition multiplikation En m n-matrix og en n p-matrix kan multipliceres (ganges sammen) til en m p-matrix.

Ringe og Primfaktorisering

Løsninger til eksamensopgaver på A-niveau 2019 ( ) ( )

Modulpakke 3: Lineære Ligningssystemer

Grundlæggende matematiske begreber del 2 Algebraiske udtryk Ligninger Løsning af ligninger med én variabel

Oversigt [LA] 6, 7, 8

Funktionalligninger. Anders Schack-Nielsen. 25. februar 2007

MATEMATIK A-NIVEAU. Anders Jørgensen & Mark Kddafi. Vejledende eksempler på eksamensopgaver og eksamensopgaver i matematik, 2012.

MM501 forelæsningsslides

Løsning til aflevering uge 11

Elementær Matematik. Tal og Algebra

Bedste rette linje ved mindste kvadraters metode

DesignMat Lineære differentialligninger I

Besvarelser til Calculus og Lineær Algebra Globale Forretningssystemer Eksamen - 3. Juni 2014

Besvarelser til Calculus Ordinær eksamen - Efterår - 8. Januar 2016

Besvarelser til Calculus Ordinær Eksamen Juni 2019

Affine transformationer/afbildninger

Introduktion til uligheder

Differentialkvotient af cosinus og sinus

Besvarelser til Calculus Ordinær Eksamen Juni 2017

GL. MATEMATIK B-NIVEAU

Oversigt [LA] 3, 4, 5

Transkript:

Svar på opgave 6 (Januar 07) Opgave: De komplekse tal a, b og c opfylder ligningssystemet Vis, at a, b og c er reelle. (a + b)(a + c) = b (b + c)(b + a) = c (c + a)(c + b) = a. Besvarelse:. metode Lad P(x) = x - sx + qx - p være polynomiet af. grad med rødderne a, b og c. Så er hvoraf de tre Viètes former: De tre givne ligninger omskrives til Addition af disse ligninger giver x - sx + qx p = (x - a)(x - b)(x - c), s = a + b + c, q = ab + bc + ca, p = abc. a + ab + ac + bc = b sa + bc = b b + ab + bc + ca = c sb + ca = c () c + ca + cb + ab = a sc + ab = a. s(a + b + c) + bc + ca + ab = a + b + c s + q = s q = s - s. Ved multiplikation af ligningerne () med henholdsvis a, b og c får vi og addition af disse ligninger giver Nu er så vi af () får sa + abc = ab sb + abc = bc sc + abc = ac, s(a + b + c ) + p = q p = s - s - s(a + b + c ). () a + b + c = (a + b + c) - (ab + bc + ca) = s - q, p = s - s - s(s - q) = s - s - s + sq = s - s - s + s(s - s ) = -s + s + s Januar 07 /7 Matematik

hvoraf p = (-s + s + s) () De tre givne ligninger omskrives til og multiplikation af disse giver (s - c)(s - b) = b (s - a)(s - c) = c (s - b)(s - a) = a, ((s - a)(s - b)(s - c)) = abc [s - (a + b + c)s + (ab + bc + ca)s - abc] = abc (s - s + qs - p) = p [(s - s )s - (-s + s + s)] = (-s + s + s). Et orgie i kedsommelig algebra forvandler denne ligning til s(s + ) (4s - ) = 0 Hvis s = 0, er q = s - s = 0 og efter () er p = 0, så P(x) = x med rødderne a = b = c = 0. Altså er a, b og c reelle. Hvis s = - er q = s - s = - og p = (+-) = så P(x) = x + x - x -. En tabel over funktionsværdier er: x - - 0 P(x) - - - 7 De tre rødder a, b og c er altså reelle og ligger i intervallerne ]-;-[, ]-;0[ og ];[. q s s 9 7 9 og p, 4 6 6 64 6 4 64 Hvis endelig s = 4 er hvoraf P( x) x x x (64x 48x x ) (4x ). Her er de reelle rødder a = b = c = 4. 4 6 64 64 64. metode Vi trækker den anden ligning fra den første og får (a + b)(a + c) - (b + c)(b + a) = b - c (a + b)(a - b) = b - c. (4) Analogt fås ved parvis subtraktion af de øvrige ligninger: (b + c)(b - c) = c - a og (c + a)(c - a) = a - b. (5) Hvis to af tallene a, b og c er ens, får vi af disse ligninger, at alle tre tal er ens. Det oprindelige ligningssystem er da Januar 07 /7 Matematik

a a = a 4a = a a 0 a 4. Antag så, at der ikke findes to ens tal blandt de tre. Multiplikation af ligningerne (4) og (5) giver (a + b)(a - b)(b + c)(b - c)(c + a)(c - a) = (b - c)(c - a)(a - b) Hvis vi benytter de oprindelige ligninger, får vi Hvis et af de tre tal a, b og c er reelt, fx a, er (a + b)(b + c)(c + a) =. b(b + c) = c(c + a) = a(a + b) =. (6) a b b a a a, så også b er reel. Derefter er også c reel. Antag så, at ingen af de tre tal er reelle. To af tallene arga, argb, argc ligger i et af intervallerne ]0;π] eller ]π;π[. Antag, at det drejer sig om tallene arga og argb. Så vil også (vektor)summen a + b have et argument i det samme interval og der- med har vi efter (6): arga arga + arg(a + b) = arga(a + b) = arg = 0 i strid med, at arga ligger i ]0;π] eller ]π;π[. Antagelsen om, at ingen af de tre tal er reelle er dermed falsk. Mindst et af tallene er derfor reelt og efter ovenstående er så alle tre reelle.. metode Vi sætter Ligningssystemet omskrives til Ved addition fås Desuden fås x = a + b + c, y = ab + bc + ca, z = abc. () a = (c + a)(c + b) a = c + ab + bc + ca a = c + y b = (a + b)(a + c) b = a + y () c = (b + a)(b + c) c = b + y. hvoraf ved addition Vi har, at x = a + b + c = a + b + c + y. () ab = (c + a) (a + b)(b + c) bc = (a + b) (b + c)(c + a) (4) ca = (b + c) (b + c)(c + a), y = ab + bc + ca = (a + c)(a + b)(b + c) [c + a + a + b + b + c] og ved hjælp af (5) omformes dette til Videre er = (c + a)(a + b)(b + c) x. (5) x = (a + b + c) = a + b + c + (ab + bc + ca), x = x - y + y x = x - y. (6) xy - z = (a + b + c)(ab + bc + ca) - abc. Januar 07 /7 Matematik

Ved udregning af begge sider af lighedstegnet kontrolleres, at så vi har, at Af (5) og (7) får vi (a + b + c)(ab + bc + ca) abc = (a + b)(b + c)(c + a), (a + b)(b + c)(c + a) = xy - z. (7) Ved multiplikation af ligningerne i (4) får vi ved hjælp af (7) og (8): y = (xy - z) x. (8) a b c = (c + a) 4 (b + c) 4 (a + b) 4 abc = [ab + bc + ca] abc = (xy - z) y =. (9) x Her forudsættes x 0. Antag nu, at x = 0, dvs. at a + b + c = 0. Det oprindelige ligningssystem får udseendet -c (-b) = b bc = b -a (-c) = c eller ac = c -b (-a) = a ab = a. Løsningerne er (a,b,c) = (0,0,0) og (a,b,c) = (,,). Da x = 0 forkastes den sidste mulighed. Antag så, at x 0. Af (6) får vi y = x - x, (0) og af (9) følger y x x ( x) z x x 4 De fundne udtryk for y og z indsættes i (8): ( x) x x x x ( x x ) x x ( x) 4 ( x). 4 Her er x = en løsning. Hvis x = følger af (0) og (), at y = 0 og z = 0. Af () følger, at to af tallene a, b og c er 0. Men så viser ligningssystemet (), at a = b = c = 0. Dette strider imidlertid imod, at x =. Antag derfor, at x. Af () får vi Vi får af (0) og (), at Vi har, at ( x ( x)) x x x x. 4 4 4 4 x = - giver y = - og z = x = 4 giver y = 6 og z = 64. (u - a)(u - b)(u - c) = u - (a + b + c)u + (ab + bc + ca)u - abc = u - xu + yu - z. Hvis (a,b,c) er en løsning til det oprindelige ligningssystem, er a, b og c rødder i poly- nomiet P(u) = u - xu + yu z. Vi gennemgår de to muligheder. I. (x,y,z) = (-,-,). Her er Vi finder tabellen over funktionsværdier: P(u) = u + u - u -.. () () Januar 07 4/7 Matematik

u - - 0 P(u) - - 7 Altså findes en rod i hvert af intervallerne ]-;-[, ]-;0[ og ]0;[, dvs. tre reelle løsnin- ger, så a, b og c er reelle tal. Ved at gøre prøve, kan man efterse, at de faktisk er løsnin- ger. II. (x,y,z) = 4 6 64,,. Her får vi P( u) u u u u, 4 6 64 4 så 4 er tredobbelt rod. Altså er a = b = c = 4. Vi efterprøver, at disse tal er løsninger til det oprindelige ligningssystem. I alle tilfælde har vi fundet, at a, b og c er reelle tal. 4. metode Hvis b = 0 ser ligningssystemet sådan ud: a(a + c) = 0 ca = c (c + a)c = a. Vi ser på den første ligning. Hvis a = 0 giver den anden ligning, at c = 0. Hvis a + c = 0, giver den tredje ligning a = 0 og dermed får vi igen af den anden ligning, at c = 0. Altså gælder, at hvis en af de ubekendte er 0, er også de to andre 0. Dermed er (a,b,c) = (0,0,0) en løsning. Antag så, at hverken a, b eller c er 0. Ved division får vi a c b a b c og. b c c a c a Her er det nærliggende at bruge substitutionerne a = s c og b = t c, hvor s, t 0. Så får vi hvoraf Den første ligning giver, at hvilket indsat i den anden fører til sc c tc sc tc c og, tc c c sc c sc s og s t t. t s s s = t + t -, 4 t t t t t t t t t t t t t t t Hvis t = er s =, så a = b = c. Ligningerne forvandles til idet a 0. Dermed fås løsningen (a,b,c) = Ligningen 4 0 ( )( 4 ) 0. 4a = a a = 4, 4 4 4,,. t + 4t + t - = 0 () Januar 07 5/7 Matematik

har tre reelle løsninger. Da s = t + t -, er også s reel. Det oprindelige ligningssystem ser sådan ud: Dermed får vi (sc + tc) (sc + c) = tc (s + t) c (s + ) = t (tc + c) (tc + sc) = c (t + ) c (s + t)= = (c + sc) (c + tc) = sc (s + ) c (t + ) = s. t s c ( s t)( s ) ( t )( s t) ( s )( t ). De tre brøker er ens på grund af sammenhængen s = t + t. Vi får ved indsættelse af de tre reelle værdier for t tre reelle værdier for c og dermed er også a = sc og b = tc re- elle. Ligningen () har i øvrigt løsningerne 5. metode Vi sætter Vi får heraf, at t 7 sin Arctan 9 4 t 7 cos Arc cot 9 4, t 7 sin Arctan 9 4, Ligningssystemet er nu ensbetydende med Af den første lignings fås hvilket indsættes i de to andre: og. x = a + b, y = a + c, z = b + c. a = x + y - z, b = x - y + z, c = -x + y + z. xy = x - y + z xz = -x + y + z yz = x + y z. z = xy - x + y, x(xy - x + y) = -x + y + xy - x + y (x - )y = x(x - ), () y(xy - x + y) = x + y - xy + x - y (x + )y = x. () Vi antager, at x - 0 og at x + 0. Af () fås og heri indsættes (), idet vi forudsætter x 0: (x - ) y = x (x - ), x () x ( ) ( ) ( ) ( )( ) x x x x x x x. Hvis x = 0 er y = 0 og z = 0 og dermed er (a,b,c) = (0,0,0) en reel løsning. Ligningen () omskrives til 4x 4 + - 4x = (x + x)(x - x + ) x 4 + x - 4x - x + = 0 (x - )(x + x - x - ) = 0. Løsningen x = giver y = z =, så (a,b,c) = ( 4, 4, 4 ) er en løsning til ligningssyste- met. Polynomiet Januar 07 6/7 Matematik

f (x) = x + x - x - har tre reelle rødder i intervallerne ]-;-[, ]-;0[ og ]0;[. Hver af disse indsættes i (): xx ( ) y, x og derefter sammen med y-værdierne i z = xy - x + y, så y og z også er reelle. Endelig er som nævnt a = x + y - z, b = x - y + z, c = -x + y + z, så a, b og c er reelle. Januar 07 7/7 Matematik