Какой метод предпочтительнее для решения уравнения x^4 - 2x^3 - x^2 + 4x - 2 = 0 и почему: факторизация, рациональные корни, замена переменных или численные методы; приведите план решения
Предпочтительнее сочетание рациональных корней и факторизации. Причина: многочлен с целыми малыми коэффициентами, допускает проверку малых рациональных корней по теореме о рациональных корнях и легко разлагается на квадраты/квадратичные множители; численные методы нужны только при неудаче аналитического подхода. План решения: 1. Применить теорему о рациональных корнях: кандидаты ±1,±2\pm1,\pm2±1,±2. Подставить: для x=1x=1x=1 получаем 1−2−1+4−2=01-2-1+4-2=01−2−1+4−2=0, значит x=1x=1x=1 — корень. 2. Разделить многочлен на (x−1)(x-1)(x−1) (выполнить синтетическое деление) и при необходимости повторить, чтобы установить кратность. Деление дважды даёт: x4−2x3−x2+4x−2=(x−1)2(x2−2).
x^4-2x^3-x^2+4x-2=(x-1)^2(x^2-2). x4−2x3−x2+4x−2=(x−1)2(x2−2).
3. Решить полученные множители: из (x−1)2=0(x-1)^2=0(x−1)2=0 — корень x=1x=1x=1 кратности 2; из x2−2=0x^2-2=0x2−2=0 — корни x=±2x=\pm\sqrt{2}x=±2. 4. Если факторизация не удавалась бы, перейти к замене переменных (при симметрии/специальных формах) или к численным методам (Ньютона, бисекция) как запасной вариант. Итог: корни x=1\;x=1x=1 (двукратный), x=2\;x=\sqrt{2}x=2, x=−2\;x=-\sqrt{2}x=−2.
План решения:
1. Применить теорему о рациональных корнях: кандидаты ±1,±2\pm1,\pm2±1,±2. Подставить: для x=1x=1x=1 получаем 1−2−1+4−2=01-2-1+4-2=01−2−1+4−2=0, значит x=1x=1x=1 — корень.
2. Разделить многочлен на (x−1)(x-1)(x−1) (выполнить синтетическое деление) и при необходимости повторить, чтобы установить кратность. Деление дважды даёт:
x4−2x3−x2+4x−2=(x−1)2(x2−2). x^4-2x^3-x^2+4x-2=(x-1)^2(x^2-2).
x4−2x3−x2+4x−2=(x−1)2(x2−2). 3. Решить полученные множители: из (x−1)2=0(x-1)^2=0(x−1)2=0 — корень x=1x=1x=1 кратности 2; из x2−2=0x^2-2=0x2−2=0 — корни x=±2x=\pm\sqrt{2}x=±2 .
4. Если факторизация не удавалась бы, перейти к замене переменных (при симметрии/специальных формах) или к численным методам (Ньютона, бисекция) как запасной вариант.
Итог: корни x=1\;x=1x=1 (двукратный), x=2\;x=\sqrt{2}x=2 , x=−2\;x=-\sqrt{2}x=−2 .