Поверните устройство

Поверните устройство

Skip to main content

Теория: Биквадратные уравнения

Задание

Решите уравнение (если решений нет, то оставьте ячейки ввода пустыми):

\(\displaystyle x^4=81\)

\(\displaystyle x_1=\)

\(\displaystyle x_2=\)

Решение

Воспользуемся правилом.

Правило

Уравнение \(\displaystyle x^4=a\)

  • имеет два решения, если \(\displaystyle a>0{\small :}\)

\(\displaystyle x= \sqrt[4]{a}\) или \(\displaystyle x= -\sqrt[4]{a} \,{\small ; } \)

  • имеет одно решение (два совпадающих решения), если \(\displaystyle a= 0{\small :}\)

\(\displaystyle x=0 {\small ; }\)

  • не имеет решений, если \(\displaystyle a<0{\small .}\)

Так как \(\displaystyle 81>0{ \small ,}\) то уравнение \(\displaystyle x^4=81\) имеет два решения:

\(\displaystyle x_1=\sqrt[4]{81}{\small ,}\) следовательно, \(\displaystyle x_1=3\)

и

\(\displaystyle x_2=-\sqrt[4]{81}{\small ,}\) следовательно, \(\displaystyle x_2=-3{\small .}\)

Ответ: \(\displaystyle x_1=3\) и \(\displaystyle x_2=-3{\small .}\)

Решение через замену и квадратное уравнение

Так как \(\displaystyle x^4=\left( x^2\right)^2{\small ,}\) то можно сделать замену

\(\displaystyle t=x^2{\small. }\)

Заметим, что так как \(\displaystyle x^2 \geqslant 0{\small ,}\) то \(\displaystyle t \geqslant 0{\small.}\)


Перепишем уравнение \(\displaystyle x^4=81\) через переменную \(\displaystyle t{\small. }\)

Тогда \(\displaystyle x^4=\left( x^2\right)^2=t^2\) и 

\(\displaystyle x^4=81\) можно переписать как \(\displaystyle t^2=81{\small .}\)


Решим квадратное уравнение \(\displaystyle t^2=81\) при условии \(\displaystyle t \geqslant 0{\small.}\)

\(\displaystyle t_1=\sqrt{81}{\small ,}\) следовательно, \(\displaystyle t_1=9\)
и
\(\displaystyle t_2=-\sqrt{81}{\small ,}\) следовательно, \(\displaystyle t_2=-9{\small .}\)

Решение \(\displaystyle t_2=-9\) не удовлетворяет условию \(\displaystyle t \geqslant 0{\small.}\)


Таким образом, в действительных числах, уравнение \(\displaystyle x^4=81\) равносильно уравнению \(\displaystyle t=9{\small ,}\) где \(\displaystyle t=x^2{\small .}\) 

Далее решим уравнение \(\displaystyle x^2=9{\small.}\)

\(\displaystyle x_1=\sqrt{9}{\small ,}\) следовательно, \(\displaystyle x_1=3\)

и

\(\displaystyle x_2=-\sqrt{9}{\small ,}\) следовательно, \(\displaystyle x_2=-3{\small .}\)

Ответ: \(\displaystyle x_1=3\) и \(\displaystyle x_2=-3{\small .}\)