04Γ. Εξίσωση Δευτέρου βαθμού
🎯 Επίλυση εξισώσεων
1
Να λύσετε τις εξισώσεις:
α. \(x^2+x-2=0\)
β. \(x^2-10x+25=0\)
γ. \(x^2-3x+3=0\)
α. \(x^2+x-2=(x-1)(x+2)\), άρα \(x=1\) ή \(x=-2\).
β. \(x^2-10x+25=(x-5)^2\), άρα \(x=5\).
γ. \(\Delta=(-3)^2-4\cdot1\cdot3=-3<0\), άρα δεν υπάρχουν πραγματικές ρίζες.
2
Να λύσετε τις εξισώσεις:
α. \((x-1)(x-2)=2\)
β. \((x-1)(x-2)+(x+1)(x-3)+1=0\)
γ. \((x-1)^2+(x-2)^2=5\)
δ. \((x-10)(x-1)=10\)
α. \(x^2-3x+1=0\), με \(\Delta=5\), άρα \(x=\dfrac{3\pm\sqrt5}{2}\).
β. \(2x^2-5x=0\Rightarrow x(2x-5)=0\), άρα \(x=0\) ή \(x=\dfrac52\).
γ. \(2x^2-6x=0\Rightarrow2x(x-3)=0\), άρα \(x=0\) ή \(x=3\).
δ. \(x^2-11x=0\Rightarrow x=0\) ή \(x=11\).
3
Να λύσετε τις εξισώσεις:
α. \(x^2+x=0\)
β. \(x^2-25=0\)
γ. \(x^2+3=0\)
α. \(x(x+1)=0\Rightarrow x=0,-1\).
β. \((x-5)(x+5)=0\Rightarrow x=\pm5\).
γ. Θα έπρεπε \(x^2=-3\), άρα δεν υπάρχουν πραγματικές λύσεις.
4
Να λύσετε την εξίσωση \(x^2+201x-202=0\).
Παραγοντοποιούμε: \(x^2+201x-202=(x-1)(x+202)\). Άρα \(x=1\) ή \(x=-202\).
5
Να λύσετε τις εξισώσεις:
α. \(x^2-2\sqrt3\,x+3=0\)
β. \(x^2-\sqrt5\,x+\sqrt5-1=0\)
γ. \(x^2-(2+\sqrt5)x+2\sqrt5=0\)
α. \(\Delta=0\), άρα διπλή ρίζα \(x=\sqrt3\).
β. \((x-1)(x-\sqrt5+1)=0\), άρα \(x=1\) ή \(x=\sqrt5-1\).
γ. Οι ρίζες έχουν άθροισμα \(2+\sqrt5\) και γινόμενο \(2\sqrt5\), άρα \(x=2\) ή \(x=\sqrt5\).
6
Να λύσετε τις εξισώσεις, \(\alpha\in\mathbb R\):
α. \(x^2-\alpha x+\alpha-1=0\)
β. \(x^2-(\alpha+1)x+\alpha=0\)
α. \((x-1)(x-\alpha+1)=0\), άρα \(x=1\) ή \(x=\alpha-1\).
β. \((x-1)(x-\alpha)=0\), άρα \(x=1\) ή \(x=\alpha\).
7
Να λύσετε τις εξισώσεις:
α. \(\dfrac12x^2+\dfrac13x-\dfrac56=0\)
β. \(\dfrac15x^2-2x+5=0\)
γ. \(\dfrac13x^2-x+1=0\)
α. Πολλαπλασιάζουμε με \(6\): \(3x^2+2x-5=0\), \(\Delta=64\), άρα \(x=1\) ή \(x=-\dfrac53\).
β. \(x^2-10x+25=0\Rightarrow x=5\).
γ. \(x^2-3x+3=0\), \(\Delta=-3<0\), άρα καμία πραγματική ρίζα.
🎯 Εξισώσεις που ανάγονται σε δευτεροβάθμιες
8
Να λύσετε τις εξισώσεις:
α. \(x^2(x-4)+2x(x-4)+(x-4)=0\)
β. \((x-2)^3-(2-x)(4+x)=0\)
γ. \(x^3-2x^2-(2x-1)(x-2)=0\)
α. \((x-4)(x+1)^2=0\Rightarrow x=4,-1\).
β. \((x-2)(x^2-3x+8)=0\). Η δεύτερη εξίσωση έχει \(\Delta=-23<0\), άρα \(x=2\).
γ. \((x-2)(x-1)^2=0\Rightarrow x=2,1\).
9
Να λύσετε τις εξισώσεις:
α. \(x^3-2x^2-x+2=0\)
β. \(x^4-3x^2+2=0\)
α. \((x-2)(x^2-1)=0\Rightarrow x=2,1,-1\).
β. Θέτουμε \(t=x^2\ge0\): \(t^2-3t+2=0\Rightarrow t=1,2\), άρα \(x=\pm1,\pm\sqrt2\).
10
Να λύσετε τις εξισώσεις:
α. \(\dfrac1{1-x}=\dfrac{x}{x+1}\)
β. \(x+\dfrac1{x-1}=3\)
γ. \(\dfrac1{x-2}+\dfrac1{x+2}+\dfrac{x^2}{4-x^2}=0\)
δ. \(\dfrac3{x+2}-\dfrac2x=\dfrac{x-4}{x^2+2x}\)
ε. \(\dfrac{x^2-3x+2}{2x^2+x-3}=-3\)
ζ. \(\dfrac1{1+\frac1x}=\dfrac12\)
η. \(\dfrac{x}{1+\frac1x}=\dfrac43\)
α. \(x\ne\pm1\). Χιαστί: \(x+1=x-x^2\Rightarrow x^2+1=0\), άρα καμία πραγματική λύση.
β. \(x\ne1\). \(x(x-1)+1=3(x-1)\Rightarrow(x-2)^2=0\), άρα \(x=2\).
γ. \(x\ne\pm2\). Με κοινό παρονομαστή προκύπτει \(x=0\).
δ. \(x\ne0,-2\). Με κοινό παρονομαστή προκύπτει ταυτότητα, άρα \(x\in\mathbb R\setminus\{0,-2\}\).
ε. \(x\ne1,-\dfrac32\). Με απλοποίηση \(\dfrac{x-2}{2x+3}=-3\Rightarrow x=-\dfrac78\).
ζ. \(\dfrac{x}{x+1}=\dfrac12\Rightarrow x=1\).
η. \(\dfrac{x^2}{x+1}=\dfrac43\Rightarrow3x^2-4x-4=0\Rightarrow x=2,-\dfrac23\).
11
Να λύσετε:
α. \(x^4+x^2-2=0\)
β. \(x^4+3x^2+2=0\)
Θέτουμε \(t=x^2\ge0\).
α. \(t^2+t-2=0\Rightarrow t=1\), άρα \(x=\pm1\).
β. \(t^2+3t+2=0\Rightarrow t=-1,-2\), μη επιτρεπτές τιμές, άρα καμία πραγματική λύση.
12
Να λύσετε:
α. \(\sqrt{x+3}=2x\)
β. \(\sqrt{1-x}=3(x-1)\)
α. Πρέπει \(x\ge0\). Τετραγωνίζουμε: \(x+3=4x^2\Rightarrow4x^2-x-3=0\). Οι ρίζες \(1,-\dfrac34\), κρατάμε \(x=1\).
β. Από τη ρίζα \(x\le1\), ενώ από το δεξί μέλος \(x\ge1\). Άρα \(x=1\), που επαληθεύει.
13
Να λύσετε:
α. \(x^2-|x|-2=0\)
β. \(x^2+|x|-2=0\)
γ. \(2(x-1)^2=|x-1|+1\)
δ. \((x^2+3x-3)^2+(x^2+3x-3)-2=0\)
ε. \((x^2-3x+1)(x^2-3x+3)+1=0\)
ζ. \(|x-1|(|x-1|+1)=2\)
η. \(|x+1|=2(x+1)^2-6\)
θ. \((x^2-5)^2-5(x^2-5)+4=0\)
ι. \((x^2+x-2)^2+x^2+x-4=0\)
κ. \(\left(\dfrac{x-1}{x}\right)^4+\left(\dfrac{x-1}{x}\right)^2=2\)
λ. \(\left(x+\dfrac1x\right)^2+\left(x+\dfrac1x\right)-2=0\)
α. Με \(t=|x|\): \(t^2-t-2=0\Rightarrow t=2\Rightarrow x=\pm2\).
β. \(t^2+t-2=0\Rightarrow t=1\Rightarrow x=\pm1\).
γ. \(t=|x-1|\): \(2t^2-t-1=0\Rightarrow t=1\Rightarrow x=0,2\).
δ. \(t=x^2+3x-3\): \(t=1\) ή \(-2\). Άρα \(x=1,-4,\dfrac{-3\pm\sqrt{13}}2\).
ε. Με \(t=x^2-3x+2\), έχουμε \(t^2=0\Rightarrow x=1,2\).
ζ. \(t=|x-1|\): \(t^2+t-2=0\Rightarrow t=1\Rightarrow x=0,2\).
η. \(t=|x+1|\): \(2t^2-t-6=0\Rightarrow t=2\Rightarrow x=1,-3\).
θ. \(t=x^2-5\): \(t=1,4\Rightarrow x=\pm\sqrt6,\pm3\).
ι. \(t=x^2+x-2\): \(t=1,-2\Rightarrow x=\dfrac{-1\pm\sqrt{13}}2,0,-1\).
κ. \(x\ne0\), \(t=((x-1)/x)^2\): \(t=1\Rightarrow x=\dfrac12\).
λ. \(x\ne0\), \(t=x+1/x\): \(t=1\) ή \(-2\). Η πρώτη δεν δίνει πραγματικές ρίζες, η δεύτερη δίνει \(x=-1\).
14
Να λύσετε \(\left(1-(|x|-1)^3\right)^3=1\).
Ο κυβικός είναι ένα προς ένα: \(1-(|x|-1)^3=1\Rightarrow(|x|-1)^3=0\Rightarrow|x|=1\). Άρα \(x=\pm1\).
15
Να λύσετε \(|x^2+x-3|=x^2\).
Περίπτωση 1: \(x^2+x-3=x^2\Rightarrow x=3\).
Περίπτωση 2: \(x^2+x-3=-x^2\Rightarrow2x^2+x-3=0\Rightarrow x=1,-\dfrac32\).
Άρα \(x=3,1,-\dfrac32\).
16
Να λύσετε \((2x^2-x)^9=1\).
Ο εκθέτης \(9\) είναι περιττός, άρα \(2x^2-x=1\). Έτσι \(2x^2-x-1=0=(2x+1)(x-1)\), οπότε \(x=1,-\dfrac12\).
17
Να βρείτε τους πραγματικούς \(x\), ώστε \((x^2+|x|-1)^{21}=x^{21}\).
Ο εκθέτης \(21\) είναι περιττός, άρα \(x^2+|x|-1=x\).
Για \(x\ge0\): \(x^2-1=0\Rightarrow x=1\).
Για \(x<0\): \(x^2-2x-1=0\Rightarrow x=1-\sqrt2\).
Άρα \(x=1\) ή \(x=1-\sqrt2\).
18
Να λύσετε \(\left(\dfrac{|x|-1}{|x|+1}\right)^2+\dfrac{x^2-2|x|+1}{x^2+2|x|+1}=2\).
Οι δύο όροι είναι ίσοι, επειδή \(x^2-2|x|+1=(|x|-1)^2\) και \(x^2+2|x|+1=(|x|+1)^2\).
Άρα \(2\left(\dfrac{|x|-1}{|x|+1}\right)^2=2\). Η περίπτωση λόγος \(=1\) είναι αδύνατη, ενώ λόγος \(=-1\) δίνει \(|x|=0\). Άρα \(x=0\).
🎯 Εύρεση εξίσωσης αν ξέρουμε τις ρίζες της
19
Σε καθεμιά από τις παρακάτω περιπτώσεις, να βρείτε — εφόσον υπάρχουν — δύο αριθμούς που έχουν:
α. άθροισμα \(4\) και γινόμενο \(3\)
β. άθροισμα \(0\) και γινόμενο \(-4\)
γ. άθροισμα \(2\) και γινόμενο \(2\)
Αν δύο αριθμοί έχουν άθροισμα \(S\) και γινόμενο \(P\), είναι ρίζες της \(t^2-St+P=0\).
α. \(t^2-4t+3=0\Rightarrow t=1,3\).
β. \(t^2-4=0\Rightarrow t=\pm2\).
γ. \(t^2-2t+2=0\) με \(\Delta=-4<0\), άρα δεν υπάρχουν δύο πραγματικοί αριθμοί.
20
Να σχηματίσετε εξίσωση δευτέρου βαθμού με ρίζες \(1-\sqrt2\) και \(1+\sqrt2\).
Το άθροισμα είναι \(S=2\) και το γινόμενο \(P=-1\). Άρα η εξίσωση είναι \(x^2-2x-1=0\).
21
Έστω \(x_1,x_2\) οι ρίζες της \(x^2+\sqrt2\,x-4=0\). Να βρείτε εξίσωση με ρίζες \(x_1+1,x_2+1\).
\(x_1+x_2=-\sqrt2\), \(x_1x_2=-4\).
Νέο άθροισμα: \(S'=2-\sqrt2\).
Νέο γινόμενο: \(P'=-4-\sqrt2+1=-3-\sqrt2\).
Άρα \(x^2+(\sqrt2-2)x-3-\sqrt2=0\).
22
Έστω \(x^2-\sqrt2\,x-1-\sqrt2=0\). Να αποδείξετε ότι έχει δύο άνισες ρίζες \(x_1<x_2\) και να σχηματίσετε εξίσωση με ρίζες \(r_1=2x_1\), \(r_2=\dfrac{x_2}{2}\).
\(\Delta=6+4\sqrt2=(2+\sqrt2)^2>0\). Οι ρίζες είναι \(x_1=-1\), \(x_2=1+\sqrt2\).
Άρα \(r_1=-2\), \(r_2=\dfrac{1+\sqrt2}{2}\).
\(S'=\dfrac{\sqrt2-3}{2}\), \(P'=-(1+\sqrt2)\).
Μία ζητούμενη εξίσωση είναι \(2x^2+(3-\sqrt2)x-2(1+\sqrt2)=0\).
23
Έστω \(x^2+2\lambda x+\lambda^2+\lambda=0\). Να βρείτε τις τιμές του \(\lambda\) για τις οποίες έχει δύο άνισες πραγματικές ρίζες. Αν \(x_1x_2=2\), να βρείτε το \(\lambda\).
\(\Delta=-4\lambda\), άρα για δύο άνισες πραγματικές ρίζες πρέπει \(\lambda<0\).
Από Viète \(x_1x_2=\lambda^2+\lambda\). Θέλουμε \(\lambda^2+\lambda=2\Rightarrow\lambda=1\) ή \(-2\). Κρατάμε \(\lambda=-2\).
24
Να σχηματίσετε εξίσωση δευτέρου βαθμού με ρίζες \(1+\lambda\), \(1-\lambda\).
Άθροισμα \(S=2\), γινόμενο \(P=1-\lambda^2\). Άρα \(x^2-2x+1-\lambda^2=0\).
25
Αν \(\rho_1,\rho_2\) είναι οι ρίζες της \(2x^2+5x-6=0\), να βρείτε εξίσωση με ρίζες:
α. \(\dfrac1{\rho_1},\dfrac1{\rho_2}\)
β. \(\rho_1+2,\rho_2+2\)
γ. \(\rho_1^2,\rho_2^2\)
δ. \(\dfrac{\rho_2}{\rho_1},\dfrac{\rho_1}{\rho_2}\)
Για την αρχική εξίσωση \(S=-\dfrac52\), \(P=-3\).
α. \(S'=\dfrac56\), \(P'=-\dfrac13\), άρα \(6x^2-5x-2=0\).
β. \(S'=\dfrac32\), \(P'=-4\), άρα \(2x^2-3x-8=0\).
γ. \(S'=S^2-2P=\dfrac{49}{4}\), \(P'=9\), άρα \(4x^2-49x+36=0\).
δ. \(S'=-\dfrac{49}{12}\), \(P'=1\), άρα \(12x^2+49x+12=0\).
🎯 Περί ριζών
26
Να βρείτε το \(\lambda\), ώστε η \(x^2+(\lambda-1)x-1=0\) να έχει δύο αντίθετες ρίζες.
Για αντίθετες ρίζες πρέπει \(x_1+x_2=0\). Με Viète \(x_1+x_2=1-\lambda\), άρα \(\lambda=1\).
27
Να βρείτε τις τιμές του \(\lambda\), ώστε η \(x^2-2x+\lambda=0\) να έχει δύο θετικές και άνισες ρίζες.
Για δύο άνισες ρίζες: \(\Delta=4-4\lambda>0\Rightarrow\lambda<1\). Για θετικές ρίζες: \(S=2>0\) και \(P=\lambda>0\). Άρα \(0<\lambda<1\).
28
Να βρείτε τις τιμές του \(\lambda\), ώστε η \(x^2-2x+\lambda=0\) να έχει ετερόσημες ρίζες.
Ετερόσημες ρίζες σημαίνει \(x_1x_2<0\). Με Viète \(x_1x_2=\lambda\), άρα \(\lambda<0\).
29
Να βρείτε το πλήθος των πραγματικών ριζών της \(x^2-2x+\lambda=0\) ανάλογα με το \(\lambda\).
\(\Delta=4(1-\lambda)\).
\(\lambda<1\): δύο άνισες πραγματικές ρίζες.
\(\lambda=1\): μία διπλή ρίζα \(x=1\).
\(\lambda>1\): καμία πραγματική ρίζα.
30
Έστω \(\lambda x^2+(\lambda-1)x+1-2\lambda=0\). Να βρείτε το \(\lambda\), ώστε:
α. να έχει μία μόνο πραγματική λύση
β. να έχει διπλή ρίζα.
Για \(\lambda=0\) γίνεται \(-x+1=0\), άρα μία λύση.
Για \(\lambda\ne0\): \(\Delta=(3\lambda-1)^2\).
α. Μία λύση για \(\lambda=0\) ή \(\lambda=\dfrac13\).
β. Διπλή ρίζα μόνο για \(\lambda=\dfrac13\).
31
Έστω \(x^2-\alpha x-\alpha^2=0\), \(\alpha\ne0\), με ρίζες \(\rho_1,\rho_2\). Να αποδείξετε ότι έχει δύο άνισες ρίζες και να υπολογίσετε \(\Pi_1=\dfrac1{\rho_1}+\dfrac1{\rho_2}\), \(\Pi_2=\rho_1^2+\rho_2^2\), \(\Pi_3=\dfrac1{\rho_1^2}+\dfrac1{\rho_2^2}\), \(\Pi_4=\rho_1^3+\rho_2^3\), \(\Pi_5=|\rho_1-\rho_2|\).
\(\Delta=5\alpha^2>0\). Με Viète \(S=\alpha\), \(P=-\alpha^2\).
\(\Pi_1=S/P=-1/\alpha\).
\(\Pi_2=S^2-2P=3\alpha^2\).
\(\Pi_3=\Pi_2/P^2=3/\alpha^2\).
\(\Pi_4=S^3-3PS=4\alpha^3\).
\(\Pi_5=\sqrt5\,|\alpha|\).
32
Έστω \(x^2-\kappa x-\kappa^2=0\). Να αποδείξετε ότι έχει πραγματικές ρίζες και να βρείτε το \(\kappa\), ώστε το άθροισμά τους να είναι \(1\).
\(\Delta=5\kappa^2\ge0\). Με Viète \(x_1+x_2=\kappa\), άρα \(\kappa=1\). Τότε \(x^2-x-1=0\) και \(x=\dfrac{1\pm\sqrt5}{2}\).
33
Έστω \(x^2-3x+\lambda=0\). Να βρείτε το \(\lambda\), ώστε \(\rho_1=3\rho_2\).
Από \(S=3\): \(3\rho_2+\rho_2=3\Rightarrow\rho_2=\dfrac34\), \(\rho_1=\dfrac94\). Άρα \(\lambda=P=\dfrac{27}{16}\).
34
Να βρείτε το \(\lambda\), ώστε η \(x^2-\lambda x=1\) να έχει δύο ρίζες με άθροισμα \(1\).
Γράφουμε \(x^2-\lambda x-1=0\). Το άθροισμα είναι \(\lambda\), άρα \(\lambda=1\).
35
Έστω \(x^2-2x+1-\lambda^2=0\), \(\lambda\ne0\). Να αποδείξετε ότι έχει δύο άνισες ρίζες. Αν μία είναι \(1+\sqrt2\), να βρείτε την άλλη.
\(\Delta=4\lambda^2>0\), άρα δύο άνισες ρίζες. Το άθροισμα είναι \(2\), επομένως η άλλη ρίζα είναι \(2-(1+\sqrt2)=1-\sqrt2\).
36
Έστω \(x^2+x+\lambda-1=0\) με πραγματικές ρίζες \(x_1,x_2\). Να εξετάσετε αν υπάρχει \(\lambda\), ώστε \(x_1x_2+3(x_1+x_2)+2=0\).
Με Viète: \(S=-1\), \(P=\lambda-1\). Η σχέση δίνει \(\lambda=2\). Όμως τότε η εξίσωση είναι \(x^2+x+1=0\), με \(\Delta=-3<0\). Άρα δεν υπάρχει πραγματικό \(\lambda\) που να ικανοποιεί όλες τις προϋποθέσεις.
37
Έστω \(12x^2+\beta x+\gamma=0\). Αν το άθροισμα των ριζών είναι \(\dfrac76\) και το γινόμενό τους \(\dfrac13\), να βρείτε \(\beta,\gamma\) και τις ρίζες.
Από Viète \(-\beta/12=7/6\Rightarrow\beta=-14\), και \(\gamma/12=1/3\Rightarrow\gamma=4\). Η εξίσωση γίνεται \(6x^2-7x+2=0\), με ρίζες \(x=\dfrac12,\dfrac23\).
38
Αν \(\rho\) είναι μία ρίζα της \(x^2-\beta x-1=0\), να αποδείξετε ότι η άλλη είναι \(\beta-\rho\).
Αν η άλλη ρίζα είναι \(\rho_2\), τότε \(\rho+\rho_2=\beta\). Άρα \(\rho_2=\beta-\rho\).
39
Να βρείτε \(\lambda\in\mathbb N\), ώστε το \(1\) να είναι ρίζα της \(x^2-3\lambda^2x+\lambda+1=0\), και μετά την άλλη ρίζα.
Θέτουμε \(x=1\): \(1-3\lambda^2+\lambda+1=0\Rightarrow(3\lambda+2)(\lambda-1)=0\). Άρα \(\lambda=1\). Η εξίσωση γίνεται \(x^2-3x+2=0\), οπότε η άλλη ρίζα είναι \(2\).
40
Έστω \((x-1)^2-2\lambda(x+1)=0\), \(\lambda>0\). Να αποδείξετε ότι έχει δύο άνισες ρίζες \(\rho_1,\rho_2\) και ότι \((\rho_1+1)(\rho_2+1)\) είναι ανεξάρτητο του \(\lambda\).
Η εξίσωση γίνεται \(x^2-2(1+\lambda)x+1-2\lambda=0\).
\(\Delta=4\lambda(\lambda+4)>0\).
Με Viète \(S=2(1+\lambda)\), \(P=1-2\lambda\). Άρα \((\rho_1+1)(\rho_2+1)=P+S+1=4\).
41
Έστω \(x^2-(1+\sqrt2)x-(1-\sqrt3)=0\). Να αποδείξετε ότι έχει δύο άνισες πραγματικές ρίζες και να υπολογίσετε \(\Pi=\rho_1+\rho_2(\rho_1+1)\).
\(\Delta=7+2\sqrt2-4\sqrt3>0\), άρα δύο άνισες πραγματικές ρίζες.
\(\Pi=\rho_1+\rho_1\rho_2+\rho_2=S+P\). Με Viète \(S=1+\sqrt2\), \(P=\sqrt3-1\). Άρα \(\Pi=\sqrt2+\sqrt3\).
42
Έστω \(\lambda x^2+2(\lambda-1)x+\lambda-2=0\), \(\lambda\ne0\). Να αποδείξετε ότι οι ρίζες είναι \(x_1=-1\), \(x_2=-1+\dfrac2\lambda\), και ότι \(|x_1-x_2|>0\).
Παραγοντοποιούμε: \((x+1)(\lambda x+\lambda-2)=0\). Άρα \(x_1=-1\), \(x_2=-1+\dfrac2\lambda\).
\(|x_1-x_2|=\dfrac2{|\lambda|}>0\), αφού \(\lambda\ne0\).
🎯 Προβλήματα
43
Να βρείτε τρεις διαδοχικούς ακεραίους, ώστε το άθροισμά τους να είναι ίσο με το γινόμενό τους.
Θέτουμε \(x-1,x,x+1\). Η συνθήκη δίνει \(3x=x(x^2-1)\Rightarrow x(x^2-4)=0\). Άρα \(x=0,2,-2\). Οι τριάδες είναι \((-1,0,1)\), \((1,2,3)\), \((-3,-2,-1)\).
44
Να βρείτε έναν αριθμό, ώστε το οκταπλάσιό του να είναι κατά \(12\) μεγαλύτερο από το τετράγωνό του.
Αν ο αριθμός είναι \(x\), τότε \(8x=x^2+12\). Άρα \(x^2-8x+12=0=(x-2)(x-6)\), οπότε \(x=2\) ή \(x=6\).
45
Σε ορθογώνιο ισοσκελές τρίγωνο η κάθετη πλευρά είναι κατά \(3\) cm μικρότερη από την υποτείνουσα. Να βρείτε το εμβαδόν και το ύψος προς την υποτείνουσα.
Έστω \(x\) η κάθετη πλευρά. Τότε η υποτείνουσα είναι \(x+3\). Από Πυθαγόρειο \(2x^2=(x+3)^2\Rightarrow x^2-6x-9=0\). Κρατάμε \(x=3+3\sqrt2\).
Εμβαδόν: \(E=\dfrac{x^2}{2}=\dfrac{27+18\sqrt2}{2}\approx26.23\ \text{cm}^2\).
Ύψος προς την υποτείνουσα: \(h=\dfrac{x^2}{x+3}=\dfrac{x}{\sqrt2}=3+\dfrac{3\sqrt2}{2}\approx5.12\ \text{cm}\).
46
Να βρείτε τις διαστάσεις ορθογωνίου με περίμετρο \(6\) και διαγώνιο \(\sqrt5\).
Αν οι πλευρές είναι \(x,y\), τότε \(x+y=3\) και \(x^2+y^2=5\). Άρα \(9=5+2xy\Rightarrow xy=2\). Οι πλευρές είναι ρίζες της \(t^2-3t+2=0\), άρα \(1\) και \(2\).
47
Οι ακμές δύο κύβων διαφέρουν κατά \(2\) cm και οι όγκοι τους κατά \(386\ \text{cm}^3\). Να βρείτε τις ακμές τους.
Έστω \(x\) η μικρότερη ακμή. \((x+2)^3-x^3=386\Rightarrow6x^2+12x+8=386\Rightarrow x^2+2x-63=0\). Η θετική ρίζα είναι \(x=7\), άρα οι ακμές είναι \(7\) και \(9\) cm.
48
Στο σχήμα, η απόσταση του κέντρου \(O\) από τη χορδή \(AB\) είναι \(3\) cm, το μήκος της χορδής είναι \(x\) και η ακτίνα είναι \(x-3\). Να υπολογίσετε την ακτίνα \(OA\).
Η κάθετος από το κέντρο στη χορδή τη διχοτομεί, άρα η μισή χορδή είναι \(x/2\). Από Πυθαγόρειο: \((x-3)^2=3^2+\left(\dfrac x2\right)^2\). Πολλαπλασιάζουμε με \(4\): \(4x^2-24x+36=36+x^2\Rightarrow3x(x-8)=0\). Άρα \(x=8\) και \(OA=x-3=5\) cm.
Στο έντυπο λύσεων υπάρχει αριθμητικό λάθος. Η σωστή ακτίνα είναι \(5\) cm.
49
Για διαδρομή \(20\) km ένας ποδηλάτης χρειάζεται \(3\) ώρες λιγότερο από έναν πεζό και κινείται με \(6\) km/h μεγαλύτερη ταχύτητα. Να βρείτε τις ταχύτητές τους.
Έστω \(v\) η ταχύτητα του πεζού. Τότε του ποδηλάτη είναι \(v+6\). Η διαφορά χρόνων: \(\dfrac{20}{v}-\dfrac{20}{v+6}=3\). Άρα \(120=3v(v+6)\Rightarrow v^2+6v-40=0\). Η θετική ρίζα είναι \(v=4\). Άρα πεζός \(4\) km/h, ποδηλάτης \(10\) km/h.
50
Βράχος βρίσκεται σε ύψος \(300\) m. Με \(g=10\ \text{m/s}^2\), να βρείτε τον χρόνο μέχρι να φτάσει στο νερό αν:
α. αφεθεί να πέσει
β. εκσφενδονιστεί κατακόρυφα προς τα κάτω με αρχική ταχύτητα \(50\) m/s.
α. \(300=\frac12gt^2=5t^2\Rightarrow t=\sqrt{60}=2\sqrt{15}\approx7.75\) s.
β. \(300=50t+5t^2\Rightarrow t^2+10t-60=0\). Η θετική ρίζα είναι \(t=-5+\sqrt{85}\approx4.22\) s.
51
Στο ορθογώνιο \(AB\Gamma\Delta\) ισχύει \(A\Delta=30\) m. Το \(E\in B\Gamma\) και το τρίγωνο \(ABE\) είναι ισοσκελές ορθογώνιο. Να βρείτε τη θέση του \(E\), ώστε \(E_{A\Delta\Gamma E}=5E_{ABE}\).
Θέτουμε \(AB=BE=x\). Τότε \(E_{ABE}=\dfrac{x^2}{2}\) και το εμβαδόν του ορθογωνίου είναι \(30x\). Η συνθήκη: \(30x-\dfrac{x^2}{2}=5\cdot\dfrac{x^2}{2}\Rightarrow30x=3x^2\). Επειδή \(x>0\), \(x=10\). Άρα το \(E\) απέχει \(10\) m από το \(B\).
52
Ορθογώνιο έχει περίμετρο \(20\) cm και εμβαδόν \(24\ \text{cm}^2\). Να σχηματίσετε εξίσωση με ρίζες τα μήκη των πλευρών και να βρείτε τις πλευρές.
Αν οι πλευρές είναι \(a,b\), τότε \(a+b=10\), \(ab=24\). Άρα η εξίσωση είναι \(x^2-10x+24=0=(x-4)(x-6)\). Οι πλευρές είναι \(4\) cm και \(6\) cm.
53
Ορθογώνιο τρίγωνο έχει κάθετες πλευρές \(x,y\) με \(x+y=10\). Να δείξετε ότι \(E(x)=\dfrac12(-x^2+10x)\) και ότι \(E(x)\le\dfrac{25}{2}\).
Από \(y=10-x\): \(E(x)=\dfrac12x(10-x)=\dfrac12(-x^2+10x)\).
Συμπληρώνουμε τετράγωνο: \(E(x)=\dfrac{25}{2}-\dfrac12(x-5)^2\le\dfrac{25}{2}\).
54
Οι διαστάσεις \(x,y\) ορθογωνίου μεταβάλλονται με σταθερή περίμετρο \(20\) m. Να βρείτε \(y(x)\), το \(E(x)\), και την τιμή του \(x\) για την οποία \(E=25\ \text{m}^2\).
Από \(2x+2y=20\) έχουμε \(y=10-x\). Άρα \(E=x(10-x)=10x-x^2\).
Θέλουμε \(10x-x^2=25\Rightarrow(x-5)^2=0\Rightarrow x=5\). Τότε \(y=5\), άρα είναι τετράγωνο.
55
Οι πλευρές \(x_1,x_2\) ορθογωνίου είναι οι ρίζες της \(x^2-2x+\lambda(2-\lambda)=0\), \(\lambda\in(0,2)\). Να βρείτε περίμετρο, εμβαδόν, να δείξετε \(E\le1\) και πότε γίνεται μέγιστο.
Με Viète \(x_1+x_2=2\), \(x_1x_2=\lambda(2-\lambda)\). Άρα \(\Pi=4\) και \(E=\lambda(2-\lambda)=1-(\lambda-1)^2\le1\). Το μέγιστο \(E=1\) λαμβάνεται για \(\lambda=1\), οπότε οι πλευρές είναι ίσες.
🎯 Γενικά θέματα
56
Έστω \((\lambda^2+\lambda+1)x^2-(\lambda+1)x-1=0\). Να αποδείξετε ότι είναι δευτέρου βαθμού, έχει δύο άνισες πραγματικές ρίζες, και να βρείτε τις θετικές τιμές του \(\lambda\) για τις οποίες μία ρίζα είναι \(1\).
\(\lambda^2+\lambda+1=\left(\lambda+\frac12\right)^2+\frac34>0\), άρα είναι πάντα δευτέρου βαθμού.
\(\Delta=(\lambda+1)^2+4(\lambda^2+\lambda+1)>0\), άρα δύο άνισες πραγματικές ρίζες.
Για \(x=1\): \(\lambda^2-1=0\Rightarrow\lambda=\pm1\). Θετική τιμή: \(\lambda=1\). Τότε \(3x^2-2x-1=(x-1)(3x+1)\), άρα η άλλη ρίζα είναι \(-\frac13\).
57
α. Να αποδείξετε \((6+5\sqrt2)^2=86+60\sqrt2\).
β1. Να αποδείξετε \((1+\sqrt2)^3=7+5\sqrt2\).
β2. Να αποδείξετε ότι \(-7-5\sqrt2\) είναι άρρητος.
γ. Να αποδείξετε ότι \(x^2+\sqrt{86+60\sqrt2}\,x-(1+\sqrt2)^3=0\) έχει μία ακέραια και μία άρρητη ρίζα.
α. Άμεση ανάπτυξη δίνει \(36+60\sqrt2+50=86+60\sqrt2\).
β1. \((1+\sqrt2)^3=(1+\sqrt2)(3+2\sqrt2)=7+5\sqrt2\).
β2. Αν \(-7-5\sqrt2\) ήταν ρητός, θα ήταν ρητός και ο \(\sqrt2\), άτοπο.
γ. Η εξίσωση γίνεται \(x^2+(6+5\sqrt2)x-(7+5\sqrt2)=0\). Το \(x=1\) είναι ρίζα. Η άλλη, από το γινόμενο, είναι \(-7-5\sqrt2\), άρρητη.
58
Έστω \(x^2-3x+2a=0\) με τουλάχιστον μία πραγματική ρίζα και \(\Delta^2+\Delta=2\). Επίσης, για την \(x^2-mx-m^2-1=0\) με ρίζες \(r_1<r_2\):
α. να αποδείξετε ότι έχει πάντα δύο άνισες ρίζες
β. να βρείτε τα \(m\), ώστε \((r_1-1)(r_2-1)>0\).
Από \(\Delta\ge0\) και \(\Delta^2+\Delta=2\) παίρνουμε \(\Delta=1\), άρα \(9-8a=1\Rightarrow a=1\).
Για τη δεύτερη εξίσωση: \(\Delta_m=5m^2+4>0\), άρα πάντα δύο άνισες ρίζες.
Με Viète \(S=m\), \(P=-(m^2+1)\). Άρα \((r_1-1)(r_2-1)=P-S+1=-m^2-m\). Θέλουμε \(-m(m+1)>0\), άρα \(-1<m<0\).
59
α. Να λύσετε \(x+\sqrt x=6\) και \(x^2+x=20\).
β. Να βρείτε \(k,m\in\mathbb N^*\), ώστε \(k+m+\sqrt{k+m}-6=0\) και \((k+m)^2+k+m^2-20=0\).
α. Με \(t=\sqrt x\ge0\): \(t^2+t-6=0\Rightarrow t=2\Rightarrow x=4\). Η δεύτερη: \(x^2+x-20=0\Rightarrow x=4,-5\).
β. Από την πρώτη \(k+m=4\). Η δεύτερη γίνεται \(16+k+m^2-20=0\Rightarrow k+m^2=4\). Αφαιρώντας: \(m^2-m=0\). Επειδή \(m>0\), \(m=1\), άρα \(k=3\).
60
Να λύσετε \((x-1)^{11}=2^{11}\) και \((x-1)^4=2^4\). Στη συνέχεια να βρείτε το \(k\) της τελευταίας σχέσης της άσκησης.
Η πρώτη δίνει \(x=3\). Η δεύτερη \(x=3\) ή \(x=-1\). Από την τελευταία σχέση του πρωτοτύπου προκύπτει \(k=-1\), το οποίο την επαληθεύει.
Η τελευταία σχέση είναι τυπογραφικά πολύ πυκνή στο πρωτότυπο· κρατήθηκε το σωστό αποτέλεσμα \(k=-1\).
61
Έστω \(nx^2+(n+2)x+2=0\), \(n=0,1,2,\ldots\).
α. Να βρείτε το πλήθος των πραγματικών λύσεων ανάλογα με το \(n\).
β. Στο πρωτότυπο ζητείται, αν οι ρίζες έχουν άθροισμα \(3\), να αποδειχθεί ότι είναι \(1,2\).
Για \(n=0\): \(2x+2=0\Rightarrow x=-1\), μία λύση.
Για \(n>0\): \(\Delta=(n+2)^2-8n=(n-2)^2\).
Αν \(n=2\), μία διπλή ρίζα \(x=-1\). Αν \(n>0,n\ne2\), δύο άνισες πραγματικές ρίζες.
β. Όπως είναι τυπωμένη, το άθροισμα είναι \(-\dfrac{n+2}{n}<0\), άρα δεν μπορεί να είναι \(3\).
Υπάρχει τυπογραφικό λάθος στο πρόσημο. Αν η εξίσωση ήταν \(nx^2-(n+2)x+2=0\), για \(n=1\) θα είχε ρίζες \(1,2\).
62
Έστω \((x-1)^2-2mx+m^2+3m-2=0\), \(m<2\).
α. Να αποδείξετε ότι έχει δύο άνισες ρίζες.
β. Αν \(r_1<r_2\) και \(r_2-r_1=2\), να προσδιορίσετε τις ρίζες.
Αναπτύσσουμε: \(x^2-2(m+1)x+m^2+3m-1=0\).
\(\Delta=4(2-m)>0\), επειδή \(m<2\).
Επίσης \(r_2-r_1=\sqrt\Delta=2\sqrt{2-m}\). Αν είναι \(2\), τότε \(m=1\). Η εξίσωση γίνεται \(x^2-4x+3=0\), άρα \(r_1=1,r_2=3\).
Στο πρωτότυπο αναγράφεται \(r_2=2\), όμως αυτό δεν συμφωνεί με τη δοσμένη συνθήκη.
63
Αν \(\alpha\beta\ne0\), να λύσετε \(\alpha\beta(x^2+1)=(\alpha^2+\beta^2)x\).
Διαιρούμε με \(\alpha\beta\): \(x^2-\left(\dfrac{\alpha}{\beta}+\dfrac{\beta}{\alpha}\right)x+1=0\). Παραγοντοποιείται: \(\left(x-\dfrac{\alpha}{\beta}\right)\left(x-\dfrac{\beta}{\alpha}\right)=0\). Άρα \(x=\dfrac{\alpha}{\beta}\) ή \(x=\dfrac{\beta}{\alpha}\).
64
Έστω \(x^2-2(\alpha^2+\beta^2)x+(\alpha^2-\beta^2)^2=0\). Να βρείτε το πλήθος των ριζών ανάλογα με \(\alpha,\beta\).
\(\Delta=4(\alpha^2+\beta^2)^2-4(\alpha^2-\beta^2)^2=16\alpha^2\beta^2\).
Αν \(\alpha\beta\ne0\), δύο άνισες πραγματικές ρίζες. Αν \(\alpha\beta=0\), μία διπλή πραγματική ρίζα.
65
Έστω \(x^2-2(\lambda+2)x+2\lambda^2+7=0\), \(\lambda\in\mathbb N\). Να βρείτε το \(\lambda\), ώστε να έχει διπλή ρίζα, και τη ρίζα.
\(\Delta=4(\lambda+2)^2-4(2\lambda^2+7)=-4(\lambda-1)(\lambda-3)\).
Άρα \(\lambda=1\) ή \(3\). Οι αντίστοιχες διπλές ρίζες είναι \(x=3\) και \(x=5\).
66
Έστω \((\lambda+5)x^2-(2\lambda+3)x+\lambda-1=0\), \(\lambda\ne-5\). Βρείτε τις τιμές του \(\lambda\), ώστε να έχει:
α. ρίζα \(0\)
β. διπλή ρίζα
γ. δύο πραγματικές άνισες ρίζες.
α. \(\lambda-1=0\Rightarrow\lambda=1\).
β. \(\Delta=(2\lambda+3)^2-4(\lambda+5)(\lambda-1)=29-4\lambda\). Άρα \(\lambda=\dfrac{29}{4}\).
γ. \(\Delta>0\Rightarrow\lambda<\dfrac{29}{4}\), με \(\lambda\ne-5\).
67
Έστω \(x^2-2\lambda x+\lambda^2-1=0\). Να αποδείξετε ότι έχει δύο άνισες ρίζες, να τις βρείτε και να προσδιορίσετε πότε ανήκουν και οι δύο στο \((-2,4)\).
Η εξίσωση είναι \((x-\lambda)^2=1\), άρα \(x_1=\lambda-1\), \(x_2=\lambda+1\), πάντα άνισες.
Για να είναι και οι δύο στο \((-2,4)\): \(-2<\lambda-1\) και \(\lambda+1<4\). Άρα \(-1<\lambda<3\).
68
α. Να λύσετε \(x^2-3x-4=0\).
β. Αν οι ομόσημοι \(\alpha,\beta\) ικανοποιούν \(\alpha^2-3\alpha\beta-4\beta^2=0\), να αποδείξετε ότι \(\alpha=4\beta\).
α. \((x-4)(x+1)=0\Rightarrow x=4,-1\).
β. Διαιρούμε με \(\beta^2\): \((\alpha/\beta)^2-3(\alpha/\beta)-4=0\). Άρα \(\alpha/\beta=4\) ή \(-1\). Επειδή είναι ομόσημοι, κρατάμε \(4\).
69
Έστω \(x^2-(\lambda+2)x+2\mu=0\) με πραγματικές ρίζες και \(|\Delta^2+\Delta|=2\).
α. Να αποδείξετε \(\mu\ge-\dfrac18\).
β. Αν \(\rho_1+\rho_2=3\), να αποδείξετε \(|\rho_1-\rho_2|=1\).
Αφού \(\Delta\ge0\), έχουμε \(\Delta^2+\Delta=2\Rightarrow\Delta=1\).
α. \((\lambda+2)^2-8\mu=1\Rightarrow\mu=\dfrac{(\lambda+2)^2-1}{8}\ge-\dfrac18\).
β. Από Viète \(\lambda+2=3\Rightarrow\lambda=1\). Για μονική εξίσωση \(|\rho_1-\rho_2|=\sqrt\Delta=1\).
70
Έστω \(\alpha^4x^2-(1-\alpha^2)x-\alpha^4+\alpha^2-1=0\).
α. Ελέγξτε αν \(1,0,-1\) μπορεί να είναι ρίζες.
β. Να αποδείξετε \(4\alpha^8-4\alpha^6+5\alpha^4-2\alpha^2+1\ge0\).
α. Για \(x=-1\) το αριστερό μέλος μηδενίζεται για κάθε \(\alpha\). Για \(x=0\) παίρνουμε \(-(\alpha^4-\alpha^2+1)\ne0\). Για \(x=1\) παίρνουμε \(2(\alpha^2-1)\), άρα ρίζα μόνο αν \(\alpha=\pm1\).
β. \(4\alpha^8-4\alpha^6+5\alpha^4-2\alpha^2+1=(2\alpha^4-\alpha^2+1)^2\ge0\).
71
Να βρείτε το πλήθος των πραγματικών ριζών της \(2x^4-x^2+2\lambda-3=0\) ανάλογα με το \(\lambda\).
Θέτουμε \(t=x^2\ge0\): \(2t^2-t+2\lambda-3=0\), \(\Delta_t=25-16\lambda\).
\(\lambda<\dfrac32\): 2 ρίζες ως προς \(x\).
\(\lambda=\dfrac32\): 3 ρίζες.
\(\dfrac32<\lambda<\dfrac{25}{16}\): 4 ρίζες.
\(\lambda=\dfrac{25}{16}\): 2 ρίζες.
\(\lambda>\dfrac{25}{16}\): καμία.
72
Έστω \(x^4-2x^2+\lambda+1=0\) και \(y^2-4y+4\lambda=0\). Να μελετήσετε τις ρίζες τους ως προς \(\lambda\).
Για την πρώτη θέτουμε \(t=x^2\): \(t^2-2t+\lambda+1=0\), με \(\Delta_t=-4\lambda\). Για τη δεύτερη \(\Delta_y=16(1-\lambda)\), \(S_y=4\), \(P_y=4\lambda\).
Η δεύτερη έχει ρίζες για \(\lambda\le1\): για \(0<\lambda<1\) δύο θετικές άνισες, για \(\lambda=1\) διπλή \(2\), για \(\lambda<0\) ετερόσημες.
Για την πρώτη: \(\lambda<-1\): 2 ρίζες, \(\lambda=-1\): 3, \(-1<\lambda<0\): 4, \(\lambda=0\): 2, \(\lambda>0\): καμία.
73
α. Να αποδείξετε ότι δεν υπάρχει \(\lambda\in\mathbb R\) με \((\lambda^2-\lambda+2)^2=\lambda^4-2\lambda^3\).
β. Να λύσετε \((\lambda-1)x^2-(\lambda^2+\lambda)x+\lambda^2+1=0\).
γ. Αν μία ρίζα είναι \(5\), να αποδείξετε \(\lambda=2\) ή \(3\).
α. Με ανάπτυξη προκύπτει \(5\lambda^2-4\lambda+4=0\), με αρνητική διακρίνουσα, άρα καμία πραγματική λύση.
β. Παραγοντοποιούμε: \((x-1)((\lambda-1)x-(\lambda^2+1))=0\). Άρα \(x=1\), και αν \(\lambda\ne1\), \(x=\dfrac{\lambda^2+1}{\lambda-1}\).
γ. \(\dfrac{\lambda^2+1}{\lambda-1}=5\Rightarrow\lambda^2-5\lambda+6=0\Rightarrow\lambda=2,3\).
74
Έστω \((a+b-1)x^2+(a-b+2)x-2a-1=0\). Να μελετήσετε τις περιπτώσεις \(b=1-a\) και \(b\ne1-a\), όπως ζητείται στην άσκηση.
Αν \(b=1-a\), η εξίσωση γίνεται \((2a+1)(x-1)=0\): μοναδική λύση \(1\) αν \(a\ne-\frac12\), αλλιώς αόριστη.
Αν \(b\ne1-a\), το \(x=1\) είναι ρίζα και η άλλη είναι \(\dfrac{2a+1}{1-a-b}\). Αν οι δύο ρίζες είναι ίσες, τότε \(3a+b=0\), και δεν μπορεί \(a=-\frac12\), γιατί τότε θα είχαμε \(b=1-a\).
75
Οι πλευρές \(x_1,x_2\) ορθογωνίου είναι οι ρίζες της \(x^2-4\left(\lambda+\dfrac1\lambda\right)x+16=0\), \(\lambda\in(0,4)\). Να βρείτε περίμετρο, εμβαδόν και την ελάχιστη περίμετρο.
Με Viète \(S=4(\lambda+1/\lambda)\), \(P=16\). Άρα \(\Pi=8(\lambda+1/\lambda)\), \(E=16\). Επειδή \(\lambda+1/\lambda\ge2\), \(\Pi\ge16\). Ισότητα για \(\lambda=1\).
76
Έστω \(x^2-3mx+2k=0\) με δύο άνισες ρίζες \(r_1=1,r_2>1\). Να αποδείξετε τα ζητούμενα της άσκησης και, αν \(r_2=2\), ότι \(m=k=1\).
Επειδή \(1\) είναι ρίζα: \(1-3m+2k=0\Rightarrow3m=2k+1\).
Από Viète \(1+r_2=3m>2\Rightarrow m>0\), και \(r_2=2k>1\Rightarrow k>0\).
Επειδή οι ρίζες είναι πραγματικές, \(\Delta=9m^2-8k>0\), άρα \(9m^2\ge8k\).
Αν \(r_2=2\), \(S=3=3m\Rightarrow m=1\), \(P=2=2k\Rightarrow k=1\).
77
Έστω \(x^2-(\alpha+1)x+4\). Να βρείτε πότε έχει δύο άνισες ρίζες. Αν \(d(x_1,1)d(x_2,1)=4\), να αποδείξετε \(\alpha^2=8\alpha\).
\(\Delta=(\alpha+1)^2-16>0\Rightarrow\alpha>3\) ή \(\alpha<-5\).
\(|(x_1-1)(x_2-1)|=|P-S+1|=|4-\alpha|=4\), άρα \(\alpha=0\) ή \(8\). Μόνο \(\alpha=8\) συμφωνεί με την ύπαρξη δύο άνισων ριζών. Άρα \(\alpha^2=8\alpha\).
78
Έστω \(x^2-2x-1+\sqrt2=0\), με ρίζες \(x_1,x_2\).
α. Να υπολογίσετε \(A=\dfrac2{x_1}+\dfrac2{x_2}\), \(B=x_1^2+x_2^2\), \(\Gamma=|x_1-x_2|\).
β. Αν οι ρίζες της \(x^2-mx+k\sqrt2=0\) είναι κατά \(1\) μεγαλύτερες, να βρείτε \(m,k\).
Για την πρώτη: \(S=2\), \(P=\sqrt2-1\).
\(A=2S/P=4(\sqrt2+1)\).
\(B=S^2-2P=6-2\sqrt2\).
\(\Gamma=\sqrt{8-4\sqrt2}\).
Οι νέες ρίζες έχουν άθροισμα \(4\), άρα \(m=4\), και γινόμενο \(P+S+1=\sqrt2+2\). Έτσι \(k\sqrt2=\sqrt2+2\Rightarrow k=1+\sqrt2\).
79
Έστω \(\alpha x^2+\beta x+\gamma=0\), \(\alpha\ne0\). Αν \(|\beta|>|\alpha|+|\gamma|\), να αποδείξετε ότι έχει δύο άνισες πραγματικές ρίζες.
\(\beta^2>(|\alpha|+|\gamma|)^2\ge4|\alpha\gamma|\ge4\alpha\gamma\). Άρα \(\Delta=\beta^2-4\alpha\gamma>0\), επομένως έχει δύο άνισες πραγματικές ρίζες.
80
Σε ορθογώνιο τρίγωνο με κάθετες πλευρές \(\alpha,\beta\) και υποτείνουσα \(\gamma\), να αποδείξετε ότι \((\alpha^2+\beta^2)x^2-2\alpha\gamma x-\beta^2+\gamma^2=0\) έχει διπλή ρίζα και να τη βρείτε.
Από Πυθαγόρειο \(\alpha^2+\beta^2=\gamma^2\) και \(\gamma^2-\beta^2=\alpha^2\). Η εξίσωση γίνεται \(\gamma^2x^2-2\alpha\gamma x+\alpha^2=(\gamma x-\alpha)^2=0\). Άρα διπλή ρίζα \(x=\dfrac{\alpha}{\gamma}\).
81
Έστω \(a,b,\lambda\in\mathbb R\), ώστε \(a^5\lambda^2-(a^5+b)\lambda+b=0\).
α. Να ελέγξετε αν \(\lambda=1\) επαληθεύει.
β. Στο πρωτότυπο ζητείται να αποδειχθεί \(a^{10}+2a^5b+b^2-4a^3b\ge0\).
α. Για \(\lambda=1\): \(a^5-(a^5+b)+b=0\), άρα επαληθεύει πάντα.
β. Η ανισότητα, όπως είναι τυπωμένη, δεν ισχύει γενικά. Για \(a=\frac12\), \(b=\frac7{32}\), το αριστερό μέλος είναι \(-\frac3{64}<0\).
Υπάρχει τυπογραφικό λάθος στην εκφώνηση· δεν δίνουμε ψευδή απόδειξη στους μαθητές.
82
Έστω \((\beta^2-\alpha^2-\gamma^2)x^2-(2\alpha^2+\beta^2+2\gamma^2)x+3(\alpha^2+\gamma^2)=0\), με \(\beta^2\ne\alpha^2+\gamma^2\). Να ελέγξετε το \(1\), να βρείτε πότε το \(0\) είναι ρίζα και να αποδείξετε τη ζητούμενη ανισότητα.
Θέτουμε \(A=\alpha^2+\gamma^2\). Για \(x=1\): \((\beta^2-A)-(\beta^2+2A)+3A=0\), άρα το \(1\) είναι ρίζα.
Το \(0\) είναι ρίζα όταν \(3A=0\Rightarrow\alpha=\gamma=0\).
Τέλος \((\beta^2+2A)^2-12A(\beta^2-A)=(\beta^2-4A)^2\ge0\), άρα η ανισότητα ισχύει.
83
Έστω \((a+b-c)x^2-(a+b)x+c=0\), με \(a+b-c\ne0\). Να αποδείξετε ότι μία ρίζα είναι \(1\) και η άλλη \(\rho=\dfrac{c}{a+b-c}\).
Για \(x=1\) το αριστερό μέλος είναι \(a+b-c-a-b+c=0\), άρα \(1\) είναι ρίζα. Το γινόμενο των ριζών είναι \(c/(a+b-c)\), οπότε η άλλη ρίζα είναι \(\rho=\dfrac{c}{a+b-c}\).
84
Έστω \(f(x)=\dfrac{4x^2-2(\alpha+3)x+3\alpha}{2x-3}\). Να βρείτε το πεδίο ορισμού, να αποδείξετε ότι \(f(x)=2x-\alpha\), να χρησιμοποιήσετε το σημείο \((1,-1)\) και να βρείτε τις τομές με τους άξονες.
Πεδίο: \(D_f=\mathbb R\setminus\{\frac32\}\).
Ο αριθμητής είναι \((2x-3)(2x-\alpha)\), άρα \(f(x)=2x-\alpha\) για \(x\ne\frac32\).
Από \(f(1)=-1\): \(2-\alpha=-1\Rightarrow\alpha=3\). Τότε \(f(x)=2x-3\), αλλά \(x=\frac32\) εξαιρείται. Άρα δεν υπάρχει τομή με τον \(x'x\), ενώ με τον \(y'y\) έχουμε \((0,-3)\).
85
Έστω \(f(x)=x^2-\alpha x-\beta\), \(\alpha,\beta\in\mathbb Z\), και \(f(1+\sqrt2)=0\). Να βρείτε \(\alpha,\beta\) και την άλλη ρίζα.
Με ακέραιους συντελεστές, μαζί με \(1+\sqrt2\) είναι ρίζα και η συζυγής \(1-\sqrt2\). Άρα άθροισμα \(2=\alpha\) και γινόμενο \(-1=-\beta\), οπότε \(\alpha=2,\beta=1\). Η άλλη ρίζα είναι \(1-\sqrt2\).
Το πρωτότυπο αναγράφει \(\alpha=-1,\beta=2\), όμως αυτό δεν επαληθεύει τη δοσμένη συνθήκη.
86
Έστω \(f(x)=x^2+\alpha x+\beta\). Αν \(|f(1)-\alpha|<|f(1)-\beta-1|\), να αποδείξετε ότι \(\alpha^2>4\beta\).
Επειδή \(f(1)=1+\alpha+\beta\), η υπόθεση γίνεται \(|1+\beta|<|\alpha|\). Άρα \(\alpha^2>(\beta+1)^2\). Όμως \((\beta+1)^2-4\beta=(\beta-1)^2\ge0\), άρα \(\alpha^2>4\beta\).
87
Έστω \(\kappa=2-\sqrt2\), \(\lambda=3-\sqrt2\). Να υπολογίσετε \(\kappa+\lambda\), \(\kappa\lambda\) και να λύσετε \(x^2-(5-2\sqrt2)x+(8-5\sqrt2)=0\).
\(\kappa+\lambda=5-2\sqrt2\).
\(\kappa\lambda=(2-\sqrt2)(3-\sqrt2)=8-5\sqrt2\).
Άρα η εξίσωση έχει ακριβώς τις ρίζες \(\kappa,\lambda\): \(x=2-\sqrt2\) ή \(x=3-\sqrt2\).
88
Στο τετράγωνο \(AB\Gamma\Delta\) πλευράς \(3\), το \(M\) είναι εσωτερικό σημείο της διαγωνίου \(A\Gamma\). Αν \(x\in(0,3)\) είναι η πλευρά του μικρού σκιασμένου τετραγώνου και \(E\) το συνολικό εμβαδόν των δύο σκιασμένων τετραγώνων:
α. να αποδείξετε \(E=2x^2-6x+9\)
β. να αποδείξετε \(E\ge\dfrac92\)
γ. να βρείτε πότε γίνεται ελάχιστο.
ABΓΔM3xx
Το μικρό τετράγωνο έχει πλευρά \(x\) και το μεγάλο \(3-x\). Άρα \(E=x^2+(3-x)^2=2x^2-6x+9\).
Συμπληρώνουμε τετράγωνο: \(E=2\left(x-\dfrac32\right)^2+\dfrac92\ge\dfrac92\).
Η ελάχιστη τιμή \(\dfrac92\) λαμβάνεται όταν \(x=\dfrac32\), δηλαδή όταν το \(M\) είναι το μέσο της διαγωνίου.
Τέλος