Skip to content
CalcGospel 國際數學圖譜
返回

CIE 9231 2024 June Paper 11 Q1

A Level / CIE / FP1

CIE 9231 2024 June Paper 11 Paper · Question 1

题目

Problem

The cubic equation 2x3+x2−px−5=02x^3+x^2-px-5=0, where pp is a positive constant, has roots α\alpha, β\beta, γ\gamma.

(a) State, in terms of pp, the value of αβ+βγ+γα\alpha\beta+\beta\gamma+\gamma\alpha.

(1)

(b) Find the value of α2βγ+αβ2γ+αβγ2\alpha^2\beta\gamma+\alpha\beta^2\gamma+\alpha\beta\gamma^2.

(2)

(c) Deduce a cubic equation whose roots are αβ\alpha\beta, βγ\beta\gamma, αγ\alpha\gamma.

(1)

(d) Given that α2+β2+γ2=13\alpha^2+\beta^2+\gamma^2=\frac13, find the value of pp.

(2)
题目中文翻译

三次方程 2x3+x2−px−5=02x^3+x^2-px-5=0 的根为 α\alpha、β\beta、γ\gamma,其中 pp 为正常数。

(a) 写出 αβ+βγ+γα\alpha\beta+\beta\gamma+\gamma\alpha 的值,以 pp 表示。

(1)

(b) 求 α2βγ+αβ2γ+αβγ2\alpha^2\beta\gamma+\alpha\beta^2\gamma+\alpha\beta\gamma^2 的值。

(2)

(c) 推导出一个以 αβ\alpha\beta、βγ\beta\gamma、αγ\alpha\gamma 为根的三次方程。

(1)

(d) 已知 α2+β2+γ2=13\alpha^2+\beta^2+\gamma^2=\frac13,求 pp 的值。

(2)
原卷通用作答要求

Answer all questions. You should use a calculator where appropriate.

You must show all necessary working clearly; no marks will be given for unsupported answers from a calculator.

Give non-exact numerical answers correct to 3 significant figures, or 1 decimal place for angles in degrees, unless a different level of accuracy is specified in the question.

请回答所有题目。适当时应使用计算器。必须清楚展示所有必要的计算过程;仅给出计算器答案而没有过程,不予评分。除非题目另有精度要求,非精确数值答案保留 3 位有效数字,以度为单位的角度保留 1 位小数。

解答

(a)

解法一

思路

展开

用韦达定理读取二次对称和,注意首项系数是2。

答题过程

展开

Vieta’s formula gives

αβ+βγ+γα=−p2.\boxed{\alpha\beta+\beta\gamma+\gamma\alpha=-\frac p2}.

(b)

解法一

思路

展开

提取三根之积,余下是三根之和,两者都能从原方程读取。

答题过程

展开

From the original cubic,

αβγ=52,α+β+γ=−12.\alpha\beta\gamma=\frac52,\qquad \alpha+\beta+\gamma=-\frac12.

Hence

α2βγ+αβ2γ+αβγ2= αβγ(α+β+γ)= 52(−12)= −54.\begin{align*} \alpha^2\beta\gamma+\alpha\beta^2\gamma+\alpha\beta\gamma^2 =&\,\alpha\beta\gamma(\alpha+\beta+\gamma)\\[4mm] =&\,\frac52\big(-\tfrac12\big)\\[4mm] =&\,\boxed{-\frac54}. \end{align*}

(c)

解法一

思路

展开

新根的一次和、二次对称和、三根积都已知,按三次方程系数的交替符号组装。

答题过程

展开

For the new roots αβ,βγ,αγ\alpha\beta,\beta\gamma,\alpha\gamma:

  • Their sum is −p/2-p/2, by (a).
  • Their pairwise product sum is −5/4-5/4, by (b).
  • Their product is (αβγ)2=25/4(\alpha\beta\gamma)^2=25/4.

Thus a required equation is

z3+p2z2−54z−254=0,z^3+\frac p2z^2-\frac54z-\frac{25}{4}=0,

or, equivalently,

4z3+2pz2−5z−25=0.\boxed{4z^3+2pz^2-5z-25=0}.

(d)

解法一

思路

展开

用平方和恒等式把给定条件化成p的一次方程。

答题过程

展开 α2+β2+γ2= (α+β+γ)2 −2(αβ+βγ+γα)= 14+p.\begin{align*} \alpha^2+\beta^2+\gamma^2 =&\,(\alpha+\beta+\gamma)^2\\[4mm] &\,-2(\alpha\beta+\beta\gamma+\gamma\alpha)\\[4mm] =&\,\frac14+p. \end{align*}

Thus 13=14+p\frac13=\frac14+p, so p=112\boxed{p=\frac1{12}}, which is positive.