Главная >  Дифференцирование и интегрирование по аргументу 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 [ 222 ] 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251

42 950 105

24 896-1022

16 489 10S0

18 447. 1015

61 981 1081) 0 lO-ie

27 189-10 0 -106

18 447. 1015

61 981 108

27 189-106

) Коэффициент 2 удовлетворяет условиям разъединения при р = Ъ; коэффициент а, - при р = &. Большое различие между этими двумя значениями р показывает, что два больших по модулю корня имеют одинаковый порядок величины, а меньший по модулю корень отличается весьма значительно.

logx.

10gX2 lOglXgl -

18 447 27 189 61981

:°g(l7T89 1 = -°-(0-36780 10 I

61981 io33J=,log(3,3600- 1033), . 10i6J = - log (0,43867 - 1016),

3,3407; 1,7555; -0,085254.

Находим, что левая часть уравнения имеет попеременно противоположные знаки в точках -2, -1, О, + оо, откуда

Xj = +3,3407, Х2 = - 1,7555, Хз = -0,085254.

Второй случай. Несколько корней имеют один и тот же модуль. Важнейшим является случай, когда имеется несколько пар сопряженных комплексных корней. Он характеризуется колебаниями одного или нескольких коэффициентов при возрастании р.

Пусть, например, этим коэффициентом будет а. Сумма удвоенных

произведений

- 2а

+ 2а 2а+2 -

никогда не будет прене-

брежимо мала по сравнению с первыми значащими цифрами а, как бы ни было велико р. Положим, что имеется только пара сопряженных комплексных корней. Если р достаточно велико, чтобы все остальные коэффици-. енты, кроме Uj, удовлетворяли условиям разъединения, то можно разъединить уравнение на несколько уравнений первого порядка и одно уравнение второго порядка

Оно, с точностью до знака, будет иметь в качестве корней искомые комплексные корни, возведенные в степень 2. Модуль этих комплексных корней р находится из соотношения

Uk-l

откуда

logp = -

1 1

Вычислив вещественные корни уравнения (10) и обозначив через.

два искомых комплексных корня, получим

- =°-+Х+ ... +x j + X +2+ ... +Х .

Отсюда, находим а, а следовательно, и р = ]Лр - а.



Пример. Требуется решить уравнение 4х - Зх - 6х - 3 = 0. Вычисления приведены в следующей таблице:

-Ь48

36 -18

1 16

3 249 +576

324 -1026

2673

-702

65 536

71 449 - 10= +3 594 - 10=

49 280 - 10 43.302 10

6 561

65 536

75 043- 102

5978-10

6 561

42 950- 1№

56 314- 10 -7 - 10

3 573 W -98 471 . 1015

43 047. 10S

42 950. 10

56 307-109 -94 898-105

43047-10=*

) Флуктуация коэффициента Дз делает очевидным существование пары сопряженных комплексных корней, модуль которых меньше абсолютного значения вещественного корня.

Iogx,=~log(g-- 104) =- log(1,311 - 10 ). х, = 1,8086; logp--Y-Iog(§- 10-) = log(0,76451 - 10-), р = 0.6439.

-= 1,8086-Ь 2а, а = -0,5293.- р = ]Лр2- а2 = 0,36667.

Xi=+ 1,8086, Х2 = -0.5293 + 0,36667, Хз= - 0,5293 - 0,36667.

Случай, когда имеются две пары сопряженных комплексных корней, характеризуется колебаниями двух не соседних коэффициентов. Когда для других коэффициентов будут получены условия разъединения, оба квадратных уравнения дадут, как и в предыдущем случае, модули р и комплексных корней.

Пусть Xj, Xj, .... Xj {s = n - 4) - вещественные корни. Получим -А=2а+2а + х, + Х2 + Хз+ ... +х

i-lf-- = pY\x2Xs ... X,+ XjX3 ... Х,+ ... +Х,Х2 ... х, ,) +

+ 2(ар2 + аУ)х,Х2 ... X,.

Отсюда находим

а, а, р=/р2 -а2, P=V p

Третий случай. Пары комплексных сопряженных корней-не единственный случай, когда два корня имеют одинаковый модуль. Это будет также, если имеется двойной корень или если два корня имеют противо-



положные значения, что сводится к двойному корню уравнения, полученного в результате первого преобразования уравнения (10) (р= 1). Модуль этих корней может быть вычислен по формуле (16). Прикидка в уравнении (10) покажет, что будет иметь место: л; = р, x,j+j = - р или х = JCj,+j = ± р. Коэффициент во время возрастания р будет изменяться иначе, чем в предыдущем случае, он не колеблется, а все время остается положительным и стремится стать равным не квадрату коэффициента а, соответствующего /? - 1, а половине этого квадрата.

Пример. Требуется решить уравнение 2х-\-д>х-\2х-\-7 - 0. Вычисления приведены в таблице:

-4-48

144 42

3 249 -816

10 404

-5 585

2 401

2 433

4 818

2 401

59 195 102 . -1 542 102

23 213 W -11 683. №

57 648. 102

57 653. 102

11 530. 103

57 648 102

65536

33 238 10 -6 - W

132 936. 10 -66 472-109

33 232- 103

65 536

33 232. 10=

66 464.109

33 232 -109

Условия разъединения выполняются для а но не для Cg- Удвоенное произведение 2cja3 становится равным у а, что доказывает наличие двойного корня. Имеем

logXi = log(§-. Ю ), откуда (х,(=3,500, Xi = -3,500;

1 1 33 232 logp= Зг 33 232 откуда р=1.

Прикидка показывает, что х2 = Хз=1.

Четвертый случай. В этом довольно редком случае имеется вещественный корень x,j = ± р и два сопряженных комплексных корня Х/.., - pef, Xi 2 = pe-if. При возрастании р коэффициенты и a+j не удовлетворяют условиям разъединения. Так как они расположены последовательно, то это характеризует случай одного вещественного и двух комплексных корней с одинаковым моду.тем.

Когда все остальные коэффициенты удовлетворяют условиям разъединения, корни х,, x+j, Х;+2> возведенные в степень 2 и взятые со знаком минус, будут представлять собой решения уравнения



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 [ 222 ] 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251