关于Descartes符号法则的困惑:多项式x正解判定疑问
完全不用为基础问题不好意思——重新捡回数学的时候,把基础概念理清楚才是最扎实的步骤!
先直接给结论:你完全不需要求方程的通解,就能用Descartes符号法则分析x正解的存在情况,具体分析如下:
首先,我们把原方程整理成标准的多项式等于零的形式(这是应用Descartes符号法则的前提):3x⁴ + 4x³ + 5x² + 6x + (7 - y⁵) = 0
Descartes符号法则的核心是:通过观察多项式系数的符号变化次数,来判断正实根的个数(符号变化次数等于正实根个数,或者比它少2的非负整数)。我们分三种情况讨论:
当$y^5 > 7$时(也就是y是大于$\sqrt[5]{7}$的实数):
多项式的系数依次是+3, +4, +5, +6, -(y⁵-7),符号从正变负,只有1次符号变化。根据法则,这个方程有且仅有1个正实根(因为1是奇数,不可能再减2变成负数),也就是说存在正x满足原方程。当$y^5 = 7$时:
方程变为3x⁴ + 4x³ + 5x² + 6x = 0,提取公因子x后得到x(3x³ + 4x² + 5x + 6) = 0。对于正x,括号里的多项式每一项都是正数,所以只有x=0这一个解,不存在正x满足原方程。当$y^5 < 7$时:
多项式所有系数都是正数(+3, +4, +5, +6, +(7-y⁵)),符号变化次数为0。根据法则,这个方程没有正实根,也就是不存在正x满足原方程。
所以总结下来:
- 当y足够大($y > \sqrt[5]{7}$)时,存在正x解;
- 当y≤$\sqrt[5]{7}$时,不存在正x解。
整个过程完全不需要求方程的通解,只需要把原方程转化为标准多项式形式,再应用Descartes符号法则分情况讨论就可以了。
内容的提问来源于stack exchange,提问作者Bobcat

