题目
Problem
The quadratic equation
4x2+3x+k=0
where k is an integer, has roots α and β
(a) Write down, in terms of k where appropriate, the value of α+β and the value of αβ
(2)
(b) Determine, in simplest form in terms of k, the value of β2α+α2β
(4)
(c) Determine a quadratic equation which has roots
β2α
and
α2β
giving your answer in the form px2+qx+r=0 where p, q and r are integer
values in terms of k
(3)
题目中文翻译
二次方程
4x2+3x+k=0
其中 k 为整数,两根为 α 和 β。
(a) 直接写出(用含 k 的式子表示,若适用)α+β 和 αβ 的值。
(2)
(b) 用含 k 的最简形式确定 β2α+α2β 的值。
(4)
(c) 求一个二次方程,使其两根为
β2α
和
α2β
答案以 px2+qx+r=0 的形式表示,其中 p、q、r 为用含 k 的式子表示的整数。
(3)
解答
(a)
解法一
思路
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直接使用二次方程的根与系数关系,分别写出两根之和与两根之积。
答题过程
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By the sum and product of roots,
α+β=−43
and
αβ=4k.
(b)
解法一
思路
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先通分,把分子化为 α3+β3,分母化为 (αβ)2。再用立方和恒等式把分子改写成只含 α+β 与 αβ 的形式,并代入 (a)。
答题过程
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Since the given expressions are defined, αβ=0, so k=0. Combining the fractions,
==β2α+α2βα2β2α⋅α2+α2β2β⋅β2α2β2α3+β3.
Let N=α3+β3. Using the sum of cubes identity,
N=(α+β)3−3αβ(α+β).
Using part (a),
N====(−43)3−3(4k)(−43)−6427+169k64−27+36k6436k−27.
The denominator is
D====α2β2(αβ)2(4k)216k2.
Therefore,
====β2α+α2βDN(k/4)2(36k−27)/646436k−27×k2164k236k−27.
(c)
解法一
思路
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新方程的根和就是 (b) 的结果。另求两个新根的乘积,再代入“x2− 根和 ×x+ 根积 =0”,最后整体乘以 4k2 得到整数形式的系数。
答题过程
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The product of the new roots is
===(β2α)(α2β)α2β2αβαβ1k4.
Hence the required equation is
=x2−4k236k−27x+k40.
Multiplying by 4k2 gives
=4k2x2−4k24k236k−27x+4k2k40.
Thus the required quadratic equation is
=4k2x2−(36k−27)x+16k0.