Теорема Виета помогает быстро находить корни квадратных уравнений без длинного вычисления дискриминанта. Метод особенно полезен, когда уравнение приведённое и корни легко подобрать устно. Разберём правило, алгоритм решения, примеры и типичные ошибки.
Теория
Корень квадратного уравнения
Например, число $3$ является корнем уравнения , потому что: .
Приведённое квадратное уравнение
Общий вид такого уравнения: .
Здесь:
- — коэффициент перед ;
- — свободный член.
Например, уравнение приведённое, потому что перед стоит единица.
Уравнение не приведённое. Перед применением теоремы Виета его нужно разделить на $3$.
Теорема Виета
Для приведённого квадратного уравнения с корнями и выполняются равенства:
То есть сумма корней равна коэффициенту с противоположным знаком, а произведение корней равно свободному члену .
Например, для уравнения получаем:
Нужно найти два числа, которые в сумме дают $8$, а при умножении дают $15$. Это числа $3$ и $5$.
Верно и обратное: если два числа в сумме дают , а в произведении , то они являются корнями уравнения .
Как выбирать знаки корней
Подбор корней удобнее начинать с произведения.
Если , произведение корней положительное. Значит, корни имеют одинаковые знаки:
- если , то , сумма корней положительная, поэтому оба корня положительные;
- если , то , сумма корней отрицательная, поэтому оба корня отрицательные.
Если , произведение корней отрицательное. Значит, корни имеют разные знаки: один положительный, другой отрицательный.
Правило работает, если у уравнения есть действительные корни. Если дискриминант отрицательный, подбирать нечего.
В этом случае большее по модулю число получает знак суммы, то есть знак выражения .
Пример: .
Здесь:
Произведение отрицательное, значит, знаки разные. Подходят числа $5$ и , потому что:
Когда метод не сработает
Теорема Виета применима, если у уравнения есть корни. В школьных задачах обычно подбирают целые корни, но иногда подбор не нужен, потому что действительных корней нет.
Быстрая проверка — дискриминант. Если , действительных корней нет.
Например: .
Дискриминант: .
Так как , уравнение не имеет действительных корней. Подбирать числа бессмысленно.
Алгоритм решения по теореме Виета
Чтобы не ошибаться со знаками, действуй по шагам.
- Проверь, что перед стоит единица.
- Запиши сумму корней: .
- Запиши произведение корней: .
- Подбери пары чисел, произведение которых равно .
- Выбери пару, сумма которой равна .
- Запиши ответ и проверь подстановкой, если есть сомнения.
Примеры решений
Базовый поиск корней
Условие
Реши уравнение .
Шаг 1. Перед нами приведённое квадратное уравнение: коэффициент перед равен $1$.
По теореме Виета:
,
.
Произведение положительное, значит, корни имеют одинаковые знаки. Сумма положительная, поэтому оба корня положительные.
Шаг 2. Подбираем множители числа $15$:
- $1$ и $15$: сумма равна $16$, не подходит;
- $3$ и $5$: сумма равна $8$, подходит.
Значит, корни уравнения — $3$ и $5$.
Шаг 3. Проверка. Подставим : — верно. Подставим : — верно.
Ответ: , .
Поиск коэффициента
Условие
Один из корней уравнения равен $5$. Найди второй корень и свободный член .
Шаг 1. По теореме Виета сумма корней равна $13$: .
Один корень известен: .
Подставим его в формулу суммы: .
Шаг 2. Найдём второй корень: .
Шаг 3. Теперь найдём свободный член. По теореме Виета произведение корней равно : .
Подставим значения: .
Ответ: второй корень равен $8$, .
Задача с прикладной формулой
Условие
Температура прибора вычисляется по формуле , где — время в минутах. Нужно найти, в какие моменты времени температура равна $65$ °C.
Шаг 1. Подставим значение температуры в формулу: .
Перенесём все слагаемые в одну сторону: .
Получили приведённое квадратное уравнение.
Шаг 2. По теореме Виета:
,
.
Произведение положительное, сумма положительная, значит, оба корня положительные.
Шаг 3. Подбираем множители числа $40$:
- $4$ и $10$: сумма равна $14$, не подходит;
- $5$ и $8$: сумма равна $13$, подходит.
Значит, температура равна $65$ °C через $5$ минут и через $8$ минут. Оба корня подходят по смыслу задачи: сначала прибор нагревается и проходит отметку $65$ °C на пятой минуте, затем остывает и опускается до неё же на восьмой.
Ответ: , .
Типичные ошибки
Игнорировать старший коэффициент
Нельзя сразу применять правило к уравнению , потому что оно не приведённое.
Сначала нужно разделить все слагаемые на $3$: .
Теперь можно применять теорему Виета:
Подходят корни $1$ и $3$.
Забывать минус в сумме корней
Для уравнения нельзя записывать сумму корней как $5$.
По теореме Виета:
Подходят корни и .
Подбирать корни, когда их нет
Уравнение не имеет действительных корней, потому что: .
Если дискриминант отрицательный, подбор не даст ответа.
Проверь себя
Реши два уравнения.
Задание 1. .
Задание 2. .
Решение к заданию 1. Для первого уравнения нужно найти числа, произведение которых равно $8$, а сумма равна . Произведение положительное, сумма отрицательная, значит, оба числа отрицательные. Подходит пара и .
Ответ: , .
Решение к заданию 2. Для второго уравнения нужно найти числа, произведение которых равно , а сумма равна $1$. Произведение отрицательное, значит, знаки разные. Подходит пара $4$ и .
Ответ: , .
Заключение
Теперь ты умеешь находить корни приведённого квадратного уравнения по сумме и произведению, определять их знаки до подбора и восстанавливать неизвестный коэффициент по известному корню. Перед применением метода всегда проверяй, что коэффициент перед равен единице: если нет, раздели на него все слагаемые.
Запомни два равенства: сумма корней равна , а произведение равно . Подбор начинай с множителей свободного члена и только потом проверяй сумму — так вариантов перебирать меньше. Если произведение отрицательное, знаки корней разные; если положительное, знаки одинаковые и совпадают со знаком суммы.
Эти навыки пригодятся на контрольных и самостоятельных работах по алгебре, где нужно быстро решать квадратные уравнения без вычисления дискриминанта.