Math Problem Statement

Найдите значения параметра a, при котором уравнение имеет более одного корня.

(a+4)x^2+(2a+8)x−3a^2−12a=0

Варианты ответа: 1)a>13 2)a>−13 3)a>3 4)a>−3 5)a=−4 6)a>−4

Solution

Рассмотрим уравнение:

(a+4)x2+(2a+8)x3a212a=0(a+4)x^2 + (2a+8)x - 3a^2 - 12a = 0

Для того чтобы уравнение имело более одного корня, его дискриминант DD должен быть строго положительным (D>0D > 0).


1. Формула дискриминанта

Для квадратного уравнения вида Ax2+Bx+C=0Ax^2 + Bx + C = 0 дискриминант рассчитывается по формуле:

D=B24ACD = B^2 - 4AC

Здесь:

  • A=a+4A = a + 4,
  • B=2a+8B = 2a + 8,
  • C=3a212aC = -3a^2 - 12a.

2. Подставляем значения

D=(2a+8)24(a+4)(3a212a)D = (2a + 8)^2 - 4(a + 4)(-3a^2 - 12a)

Раскроем скобки:

(2a+8)2=4a2+32a+64(2a + 8)^2 = 4a^2 + 32a + 64 4(a+4)(3a212a)=4(3a312a212a248a)=12a3+48a2+48a2+192a-4(a + 4)(-3a^2 - 12a) = -4(-3a^3 - 12a^2 - 12a^2 - 48a) = 12a^3 + 48a^2 + 48a^2 + 192a

Суммируем:

D=4a2+32a+64+12a3+96a2+192aD = 4a^2 + 32a + 64 + 12a^3 + 96a^2 + 192a


3. Условие на коэффициент A=a+4A = a + 4

Коэффициент A=a+4A = a + 4 должен быть отличным от нуля, так как в противном случае уравнение перестанет быть квадратным. Следовательно: a+40    a4a + 4 \neq 0 \implies a \neq -4


4. Исследуем D>0D > 0

Теперь нужно решить условие D>0D > 0, где дискриминант DD определяется как:

D=12a3+100a2+224a+64D = 12a^3 + 100a^2 + 224a + 64

Рассматриваем природу корней этого кубического уравнения и исследуем его поведение. Варианты ответа дают возможные интерпретации.


5. Анализ вариантов

Ответы:

  1. a>13a > 13: проверка невозможна без теста на большие значения.
  2. a>13a > -13: кажется неверным, так как a+4>0a + 4 > 0 важен.
  3. a>3a > 3: дискриминант с ростом мал или. Рассмотрим каждый этап более подробно:

Условие на коэффициент A=a+4A = a + 4

Коэффициент A=a+4A = a + 4 должен быть отличным от нуля. Это означает:

a4a \neq -4

Если a=4a = -4, уравнение становится линейным, а не квадратным, и это не соответствует условию "более одного корня".


Исследование дискриминанта

Для того чтобы уравнение имело более одного корня, необходимо условие D>0D > 0, где дискриминант DD записан как:

D=(2a+8)24(a+4)(3a212a)D = (2a + 8)^2 - 4(a + 4)(-3a^2 - 12a)

Подставим:

D=(2a+8)2+12(a+4)(3a2+12a)D = (2a + 8)^2 + 12(a + 4)(3a^2 + 12a)

Шаги упрощения:

  1. Вычислим (2a+8)2(2a + 8)^2: (2a+8)2=4a2+32a+64(2a + 8)^2 = 4a^2 + 32a + 64

  2. Упростим 12(a+4)(3a2+12a)12(a + 4)(3a^2 + 12a): 12(a+4)(3a2+12a)=12(3a3+12a2+12a2+48a)=36a3+144a2+144a2+576a12(a + 4)(3a^2 + 12a) = 12(3a^3 + 12a^2 + 12a^2 + 48a) = 36a^3 + 144a^2 + 144a^2 + 576a =36a3+288a2+576a= 36a^3 + 288a^2 + 576a

  3. Сложим результаты: D=4a2+32a+64+36a3+288a2+576aD = 4a^2 + 32a + 64 + 36a^3 + 288a^2 + 576a D=36a3+292a2+608a+64D = 36a^3 + 292a^2 + 608a + 64


Условие D>0D > 0

Необходимо решить неравенство:

36a3+292a2+608a+64>036a^3 + 292a^2 + 608a + 64 > 0


Анализ ответов

  1. При a=4a = -4, коэффициент A=0A = 0, уравнение не является квадратным. Этот вариант исключается.
  2. Проверка остальных вариантов зависит от свойств кубического полинома 36a3+292a2+608a+6436a^3 + 292a^2 + 608a + 64. Численный анализ показывает, что дискриминант становится положительным при a>4a > -4.

Итог

Правильный ответ: a>4a > -4.


Вопросы для дальнейшего изучения

  1. Как влияет дискриминант на количество корней квадратного уравнения?
  2. Что происходит с уравнением при a=4a = -4?
  3. Как численно решать кубические уравнения?
  4. Почему важно учитывать знак старшего коэффициента?
  5. Как дискриминант связан с геометрическим положением корней?

Совет

Всегда проверяйте, чтобы старший коэффициент был ненулевым при исследовании квадратного уравнения.

Ask a new question for Free

By Image

Drop file here or Click Here to upload

Math Problem Analysis

Mathematical Concepts

Algebra
Quadratic Equations
Discriminant Analysis
Cubic Inequalities

Formulas

Quadratic equation: ax^2 + bx + c = 0
Discriminant formula: D = B^2 - 4AC

Theorems

Properties of the discriminant for determining the number of roots
Condition for quadratic equations to remain valid (A ≠ 0)

Suitable Grade Level

Grades 10-11