Feladat: 1354. matematika feladat Korcsoport: 18- Nehézségi fok: nehéz
Megoldó(k):  Fehér György ,  Fonó András ,  Freud Géza ,  Gombos S. ,  Grosz László ,  Grünfeld Sándor ,  Halász Iván ,  Holzer Pál ,  Krisztonosich Jenő ,  Mandl Béla ,  Nagy Elemér ,  Sándor Gyula ,  Sebestyén Gyula ,  Sommer I. ,  Somogyi Antal ,  Zubek P. 
Füzet: 1937/december, 109 - 111. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Függvényvizsgálat differenciálszámítással, Másodfokú (és arra visszavezethető) egyenletek, Paraméteres egyenletek, Gyökök és együtthatók közötti összefüggések, Feladat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1937/október: 1354. matematika feladat

A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre.

I. Megoldás. Vizsgáljuk az

y=k2a2+x+l2b2+x-1
függvény változását. a, b, k, l megadott valós számok, a2, b2, k2, l2 pozitív számok. A függvény mindenütt folytonos, kivéve az x=-a2 és x=-b2 helyeket. Ezen helyeken a függvény értéke ; ugyanis, ha ε>0 és x=-a2-ε de ε0, akkor y-. Ha pedig x=-a2+ε és ε0, akkor y+.
Ugyanígy áll a dolog, ha x=-b2.
Ha x=±, akkor y=-1.
A függvény differenciálhányadosa
y'=-k2(a2+x)2-l2(b2+x)2.

Nyilván y' az x bármely értékénél <0, tehát a függvény mindenütt fogy. (Két helyen szakadása van.) A változását feltünteti a következő táblázat:
 

|x--a2-b2+|y-1-+-+-1

 

A függvény -a2 és -b2 között folytonos és állandóan fogy, felvesz minden értéket +-től --ig. Tehát egy helyen zérussá válik.
A függvény -b2 és +-között állandóan fogy, +-től -1-ig; kell tehát, hogy egy helyen zérus legyen.
Ezek szerint az adott egyenlet egyik gyöke -a2 és -b2 között, a másik -b2 és + között van. Itt feltételeztük, hogy -a2<-b2. Ha azonban -b2<-a2, akkor a második gyök -a2 és + között van.
A függvényt ábrázoló görbének az y=-1, x=-a2, x=-b2 egyenesek aszimptótái. A görbe három ágból áll; egyiken sincs tetőpontja.
 
 Fonó András (Verbőczy g. VI. o. Bp. I.)
 
II. Megoldás. A törteket eltávolítva, az
f(x)k2(b2+x)+l2(a2+x)-(a2+x)(b2+x)=0
egyenlethez jutunk. f(x) az x oly másodfokú függvénye, melyben x2 együtthatója -1, tehát
f(+)=-ésf(-)=-.
Továbbá
f(-a2)=k2(b2-a2)ésf(-b2)=l2(a2-b2)

Látjuk tehát, hogy f(-a2) és f(-b2) ellenkező előjelűek, azaz az f(x)=0 egyik gyöke -a2 és -b2 között van.
f(-a2) és f(-b2) egyike pozitív; ha b2>a2, akkor f(-a2)>0, tehát a másik gyök -a2 és + között van.
Ha pedig a2>b2, akkor f(-b2)>0; ezen esetben a másik gyök -b2 és + között van.
A második gyökre nézve is kijelölhetünk egy véges intervallumot. Minthogy az f(x)=0 egyenletre nézve a gyökök összege
x1+x2=k2+l2-a2-b2,
akkor, ha az egyik -a2 és -b2 között van, a másik gyök
k2+l2-a2ésk2+l2-b2
között lesz. Valóban, a függvény az utóbbi két helyen ellenkező előjelű:
f(k2+l2-a2)=l2(a2-b2)ésf(k2+l2-b2)=k2(b2-a2).

 Grosz László (Balassi Bálint g. VII. o. Balassagyarmat.)
 
Jegyzet. Az f(x) discriminánsa
Δ[(a2+b2)-(k2+l2)]2-4a2b2+4k2b2+4l2a2=(a2+b2)2-2(a2+b2)(k2+l2)+(k2+l2)2-4a2b2+4k2b2+4l2a2==(a2-b2)2-2(a2-b2)(k2-l2)+(k2-l2)2+4k2l2==[(a2-b2)+(k2-l2)]2+4k2l2.


Látjuk, hogy Δ>0 és ezért az f(x)=0 egyenletnek két különböző valós gyöke van.
Azonban a feladat megoldásánál nincs szükségünk a discrimináns vizsgálatára.