如果多項式 $f(x)\ =\ ax^3\ +\ 3bx^2\ +\ 3cx\ +\ d$ 的零點成等差數列,證明 $2b^3\ -\ 3abc\ +\ a^2d\ =\ 0$。
已知
多項式 $f(x)\ =\ ax^3\ +\ 3bx^2\ +\ 3cx\ +\ d$ 的零點成等差數列。
要求
這裡,我們要證明 $2b^3\ -\ 3abc\ +\ a^2d\ =\ 0$。
解答
設給定多項式的零點為 α、β 和 γ。
已知零點成等差數列。
因此,設根為 $α = p – d$,$β = p$ 和 $γ = p +d$,其中 $p$ 是首項,$d$ 是公差。
將 $f(x)$ 與三次多項式的標準形式比較,$a= a$,$b= 3b$,$c= 3c$ 和 $d=d$
因此,
根之和 $= α + β + γ = (p– d) + p + (p + d) = 3p = \frac{-b}{a} =\frac{-3b}{a} = -\frac{3b}{a}$
$3p= -\frac{3b}{a}$
$p= -\frac{b}{a}$
$β = p$ 是給定多項式的根。
這意味著
$f(p)=0$
$f(-\frac{b}{a})=a(-\frac{b}{a})^3+3b(-\frac{b}{a})^2+3c(-\frac{b}{a})+d=0$
$\begin{array}{l}
$a\left(\frac{-b^{3}}{a^{3}}\right) +3b\left(\frac{b^{2}}{a^{2}}\right) +3c\left(\frac{-b}{a}\right) +d=0\\
\\
\frac{-b^{3}}{a^{2}} +\frac{3b^{3}}{a^{2}} -\frac{3bc}{a} +d=0\\
\\
\frac{-b^{3} +3b^{3} -3abc+a^{2} d}{a^{2}} =0\\
\\
2b^{3} -3abc+a^{2} d=0
\end{array}$
$a\left(\frac{-b^{3}}{a^{3}}\right) +3b\left(\frac{b^{2}}{a^{2}}\right) +3c\left(\frac{-b}{a}\right) +d=0\\
\\
\frac{-b^{3}}{a^{2}} +\frac{3b^{3}}{a^{2}} -\frac{3bc}{a} +d=0\\
\\
\frac{-b^{3} +3b^{3} -3abc+a^{2} d}{a^{2}} =0\\
\\
2b^{3} -3abc+a^{2} d=0
\end{array}$
證畢。
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