Practicing the Intermediate 2nd Year Maths 2A Textbook Solutions Chapter 4 సమీకరణ వాదం Exercise 4(b) will help students to clear their doubts quickly.
AP Inter 2nd Year Maths 2A Solutions Chapter 4 సమీకరణ వాదం Exercise 4(b)
అభ్యాసం – 4(బి)
I.
ప్రశ్న 1.
x3 – 3x2 – 16x + 48 = 0 సమీకరణం రెండు మూలాల మొత్తం సున్నా అయితే, సమీకరణాన్ని సాధించండి.
సాధన:
x3 – 3x2 – 16x + 48 = 0 కు మూలాలు α, β, γ లు
α + β + γ = 3
α + β = 0 (∵ రెండు మూలాల మొత్తం సున్న)
∴ γ = 3
i.e., x – 3 అనేది
x3 – 3x2 – 16x + 48 కు కారణాంకం
x2 – 16 = 0
⇒ x2 = 16
⇒ x = ±4
∴ మూలాలు -4, 4, 3
ప్రశ్న 2.
x3 – px2 + qx – r = 0 సమీకరణం యొక్క రెండు మూలాల మొత్తం సున్న కావటానికి నియమాన్ని కనుక్కోండి.
సాధన:
మూలాలు α, β, γ లు అనుకుందాం
అప్పుడు α + β + γ = p …….(1)
αβ + βγ + γα = q ……(2)
αβγ = r …….(3)
రెండు మూలాల మొత్తం సున్న కనుక α + β = 0 అనుకోండి.
(1) నుండి γ = p
‘γ’ దత్త సమీకరణానికి మూలం కనుక
γ3 – pγ2 + qγ – r = 0
⇒ p3 – p(p2) + q(p) – r = 0
⇒ r = pq
∴ కావలసిన నియమం r = pq
ప్రశ్న 3.
x3 + 3px2 + 3qx + r = 0 సమీకరణపు మూలాలు
(i) అంకశ్రేఢిలో వుంటే 2p3 – 3pq + r = 0
(ii) గుణశ్రేఢిలో వుంటే p3r = q3
(iii) హరాత్మక శ్రేఢిలో వుంటే 2q3 = r(3pq – r) అని చూపండి.
సాధన:
దత్త సమీకరణం x3 + 3px2 + 3qx + r = 0
(i) మూలాలు అంకశ్రేఢిలో వున్నవి కనుక అవి
a – d, a, a + d అనుకుందాం. అప్పుడు
(a – d) + a + (a + d) = -3p
⇒ 3a = -3p
⇒ a = -p
‘a’ దత్త సమీకరణానికి మూలం, కనుక
a3 + 3pa2 + 3qa + r = 0
⇒ (-p)3 + 3p(-p)2 + 3q(-p) + r = 0
⇒ -p3 + 3p3 – 3pq + r = 0
⇒ 2p3 – 3pq + r = 0
∴ కావలసిన నియమం 2p3 – 3pq + r = 0
(ii) మూలాలు గుణశ్రేఢిలో వున్నవి కనుక అవి \(\frac{a}{R}\), a, aR అనుకుందాం.
అపుడు మూలాల లబ్ధం = (\(\frac{a}{R}\)) (a) (aR) = -r
⇒ a3 = -r
⇒ a = \((-r)^{1 / 3}\)
‘a’ దత్త సమీకరణానికి మూలం కనుక
a3 + 3pa2 + 3qa + r = 0
∴ కావలసిన నియమం p3r = q3
(iii) దత్త సమీకరణం x3 + 3px2 + 3qx + r = 0 …….(1)
x = \(\frac{1}{y}\) వ్రాయగా
\(\left(\frac{1}{y}\right)^3+3 p\left(\frac{1}{y}\right)^2+3 q\left(\frac{1}{y}\right)+r=0\)
⇒ 1 + 3py + 3qy2 + ry3 = 0
⇒ ry3 + 3qy2 + 3py + 1 = 0 ………(2)
(1) యొక్క మూలాలు హరాత్మక శ్రేఢిలో వుంటే, (2) యొక్క మూలాలు అంకశ్రేఢిలో వుంటాయి.
కనుక అవి a – d, a, a + d అనుకుందాం.
(a – d) + a + (a + d) = \(\frac{-3q}{r}\)
⇒ 3a = \(\frac{-3q}{r}\)
⇒ a = \(\frac{-q}{r}\)
‘a’ అనేది (2) కు ఒక మూలం కనుక
ra3 + 3qa2 + 3pa + 1 = 0
⇒ \(r\left(\frac{-q}{r}\right)^3+3 q\left(\frac{-q}{r}\right)^2+3 p\left(\frac{-q}{r}\right)+1=0\)
⇒ \(\frac{-q^3}{r^2}+\frac{3 q^3}{r^2}+\frac{3 p q}{r}+1=0\)
⇒ -q3 + 3q3 – 3pqr + r2 = 0
⇒ r2 – 3pqr + 2q3 = 0
⇒ 2q3 = r(3pq – r)
∴ కావలసిన నియమం 2q3 = r(3pq – r)
ప్రశ్న 4.
x3 – px2 + qx – r = 0 సమీకరణ మూలాలు గుణ శ్రేఢిలో ఉండటానికి నియమాన్ని రాబట్టుము.
సాధన:
మూలాలు గుణశ్రేఢిలో వున్నవి. కనుక అవి \(\frac{a}{R}\), a, aR అనుకోండి.
అపుడు మూలాల లబ్దం = (\(\frac{a}{R}\)) (a) (aR) = r
⇒ a3 = r
⇒ a = \(r^{1 / 3}\)
‘a’ దత్త సమీకరణానికి ఒక మూలం కనుక
a3 – pa2 + qa – r = 0
∴ కావలసిన నియమం p3r = q3
II.
ప్రశ్న 1.
9x3 – 15x2 + 7x – 1 = 0 సమీకరణపు రెండు మూలాలు సమానమైతే, సమీకరణాన్ని సాధించండి.
సాధన:
ప్రశ్న 2.
2x3 + 3x2 – 8x + 3 = 0 సమీకరణపు ఒక మూలం, మరోదానికి రెట్టింపు అయిన, ఆ సమీకరణాన్ని సాధించండి.
సాధన:
α, β, γ లు 2x3 + 3x2 – 8x + 3 = 0 మూలాలు అనుకుందాం.
ప్రశ్న 3.
x3 – 9x2 + 14x + 24 = 0 సమీకరణపు రెండు మూలాలు 3 : 2 నిష్పత్తిలో ఉంటే, ఆ సమీకరణాన్ని సాధించండి.
సాధన:
మూలాలు α, β, γ లు అనుకుందాం.
α + β + γ = 9 …….(1)
αβ + βγ + γα = 14 ……..(2)
αβγ = -24 ………(3)
α : β = 3 : 2 అనుకుందాం.
2α = 3β
⇒ β = \(\frac{2}{3}\)α
(1) నుండి α + \(\frac{2}{3}\)α + γ = 9
γ = 9 – \(\frac{5 \alpha}{3}\) …….(4)
(2) నుండి (α) (\(\frac{2}{3}\)α) + γ(α + β) = 14
⇒ \(\frac{2}{3} \alpha^2+\left(9-\frac{5 \alpha}{3}\right)\left(\alpha+\frac{2}{3} \alpha\right)=14\)
⇒ \(\frac{2}{3} \alpha^2+\left(9-\frac{5}{3} \alpha\right)\left(\frac{5}{3} \alpha\right)=14\)
⇒ 6α2 + (27 – 5α) (5α) = 126
⇒ 6α2 + 135α – 25α2 – 126 = 0
⇒ 19α2 – 135α + 126 = 0
⇒ 19α2 – 114α – 21α + 126 = 0
⇒ 19α(α – 6) – 21(α – 6) = 0
⇒ (α – 6) (19α – 21) = 0
⇒ α = 6 (లేదా) α = \(\frac{21}{19}\)
సందర్భము (i): α = 6
β = \(\frac{2}{3}\)α
= \(\frac{2}{3}\) × 6 = 4
γ = 9 – \(\frac{5 \alpha}{3}\)
γ = 9 – \(\frac{2}{3}\) × 6
= 9 – 10
= -1
α = 6, β = 4, γ = -1
αβγ = -24
కానీ αβγ ≠ -24
∴ మూలాలు = 6, 4, -1
ప్రశ్న 4.
మూలాలు అంకశ్రేఢిలో ఉన్న క్రింది సమీకరణాలను సాధించండి.
(i) 8x3 – 36x2 – 18x + 81 = 0
సాధన:
మూలాలు అంకశ్రేఢిలో వున్నవి కనుక అవి a – d, a, a + d అనుకొనుము.
(ii) x3 – 3x2 – 6x + 8 = 0
సాధన:
మూలాలు అంకశ్రేఢిలో ఉన్నవి కనుక మూలాలు a – d, a, a + d అనుకుందాం.
(a – d) + a + (a + d) = -(-3)= 3
⇒ 3a = 3
⇒ a = 1
(a – d) (a) (a + d) = -8
⇒ a(a2 – d2) = -8
⇒ 1(1 – d2) = -8
⇒ d2 = 1 + 8 = 9
⇒ d = 3
మూలాలు a – d, a, a + d
= 1 – 3, 1, 1 + 3
= -2, 1, 4
ప్రశ్న 5.
మూలాలు గుణశ్రేఢిలో ఉన్న క్రింది సమీకరణాలను సాధించండి.
(i) 3x3 – 26x2 + 52x – 24 = 0
సాధన:
మూలాలు గుణశ్రేఢిలో ఉన్నవి కనుక అవి \(\frac{a}{r}\), a, ar అనుకుందాం.
(ii) 54x3 – 39x2 – 26x + 16 = 0
సాధన:
మూలాలు గుణశ్రేఢిలో వున్నవి కనుక అవి \(\frac{a}{r}\), a, ar అనుకుందాం.
ప్రశ్న 6.
మూలాలు హరాత్మకశ్రేఢిలో ఉన్న క్రింది సమీకరణాలను సాధించండి.
(i) 6x3 – 11x2 + 6x – 1 = 0
సాధన:
దత్త సమీకరణం 6x3 – 11x2 + 6x – 1 = 0 ………(1)
y = \(\frac{1}{x}\) వ్రాయగా
\(6\left(\frac{1}{y}\right)^3-11\left(\frac{1}{y}\right)^2+6\left(\frac{1}{y}\right)-1=0\)
⇒ 6 – 11y + 6y2 – y3 = 0
⇒ y3 – 6y2 + 11y – 6 = 0 ……(2)
(1) యొక్క మూలాలు హరాత్మక శ్రేఢిలో వుంటే, (2) యొక్క మూలాలు అంకశ్రేఢిలో వుంటాయి.
(2) యొక్క మూలాలు a – d, a, a + d అనుకుంటే,
(a – d) + a + (a + d) = \(-\frac{(-6)}{1}\) = 6
⇒ 3a = 6
⇒ a = 2
మరియు (a – d) (a) (a + d) = \(-\frac{(-6)}{1}\) = 6
⇒ a(a2 – d2) = 6
⇒ 2(22 – d2) = 6
⇒ 4 – d2 = 3
⇒ d2 = 1
⇒ d = 1
(2) మూలాలు a – d, a, a + d
= 2 – 1, 2, 2 + 1
= 1, 2, 3
∴ దత్త సమీకరణానికి మూలాలు = 1, \(\frac{1}{2}\), \(\frac{1}{3}\)
(ii) 15x3 – 23x2 + 9x – 1 = 0
సాధన:
దత్త సమీకరణం 15x3 – 23x2 + 9x – 1 = 0 …….(1)
x = \(\frac{1}{y}\) వ్రాయగా
\(15\left(\frac{1}{y}\right)^3-23\left(\frac{1}{y}\right)^2+9\left(\frac{1}{y}\right)-1=0\)
⇒ 15 – 23y + 9y2 – y3 = 0
⇒ y3 – 9y2 + 23y – 15 = 0 ………(2)
(1) యొక్క మూలాలు హరాత్మక శ్రేఢిలో (H.P.) వుంటే, (2) యొక్క మూలాలు అంకశ్రేఢీలో ఉంటాయి.
కనుక ఆ మూలాలు a – d, a, a + d అనుకుందాం.
అప్పుడు (a – d) + (a) + (a + d) = -(-9) = 9
⇒ 3a = 9
⇒ a = 3
మరియు (a – d) (a) (a + d) = -(-15)
⇒ a(a2 – d2) = 15
⇒ 3(32 – d2) = 15
⇒ 9 – d2 = 5
⇒ d2 = 4
⇒ d = 2
∴ (2) యొక్క మూలాలు a – d, a, a + d
= 3 – 2, 3, 3 + 2
= 1, 3, 5
∴ దత్త సమీకరణానికి = 1, \(\frac{1}{3}\), \(\frac{1}{5}\)
ప్రశ్న 7.
పునరావృత మూలాలున్న క్రింది సమీకరణాలను సాధించండి.
(i) x4 – 6x3 + 13x2 – 24x + 36 = 0
సాధన:
f(x) = x4 – 6x3 + 13x2 – 24x + 36
f'(x) = 4x3 – 18x2 + 26x – 24
ఇప్పుడు f'(3) = 4(3)3 – 18(3)2 + 26(3) – 24
= 108 – 162 + 78 – 24
= 0
ఇట్లే f(3) = (3)4 – 6(3)3 + 13(3)2 – 24(3) + 36
= 81 – 162 + 117 – 72 + 36
= 0
కనుక x – 3; f(x), f'(x) లకు కారణాంకం
∴ f(x) = 0 కు 3 ఆవృత మూలం
కనుక x2 + 4 = 0
⇒ x2 = -4
⇒ x = ±2i
∴ దత్త సమీకరణానికి 3, 3, 2i, -2i
(ii) 3x4 + 16x3 + 24x2 – 16 = 0
సాధన:
f(x) = 3x4 + 16x3 + 24x2 – 16
f'(x) = 12x3 + 48x2 + 48x
= 12x(x2 + 4x + 4)
= 12x(x + 2)2
f'(-2) = 0
f(-2) = 3(-2)4 + 16(-2)3 + 24(-2)2 – 16
= 48 – 128 + 96 – 16
= 0
కనుక f(x), f'(x) లకు (x + 2) కారణాంకం
∴ f(x) = 0 కు -2 ఆవృత మూలం
3x2 + 4x – 4 = 0
⇒ 3x2 + 6x – 2x – 4 = 0
⇒ 3x(x + 2) – 2(x + 2) = 0
⇒ (x + 2) (3x – 2) = 0
⇒ x = -2, x = \(\frac{2}{3}\)
∴ దత్త సమీకరణానికి -2, -2, -2, \(\frac{2}{3}\)
III.
ప్రశ్న 1.
x4+ x3 – 16x2 – 4x + 48 = 0 సమీకరణపు రెండు మూలాల లబ్ధం 6 అయితే ఆ సమీకరణాన్ని సాధించండి.
సాధన:
మూలాలు α, β, γ, δ లు అనుకుందాం.
α + β + γ + δ = -1 …….(1)
αβ + αδ + αγ + βγ + βδ + γδ = -16 …….(2)
αβγ + αβδ + βγδ + αγδ = -(-4) = 4 ……….(3)
αβγδ = 48 …….(4)
∵ రెండు మూలాల లబ్దం = 6 కనుక
αβ = 6 అనుకుందాం.
(4) నుండి 6γδ = 48 ⇒ γδ = 8
(3) నుండి 6γ + 6δ + 8β + 8α = 4
⇒ 6(γ + δ) + 8(α + β) = 4
6(γ + δ) + 6(α + β) = -6 – (1) × 6
2(α + β) = 10
α + β = 5
(1) నుండి γ + δ = -1 – 5 = -6
α + β = 5, αβ = 6
(α – β)2 = (α + β)2 – 4αβ
= (5)2 – 4(6)
= 1
α – β = 1
α + β = 5
2α = 6
⇒ α = 3, β = 2
ఇదే విధంగా γ + δ = -6, γδ = 8
(γ – δ)2 = (γ + δ)2 – 4γδ
= (-6)2 – 4(8)
= 36 – 32
= 4
γ – δ = 2
γ + δ = -6
2γ = -4
⇒ γ = -2, δ = -4
∴ దత్త సమీకరణానికి = 3, 2, -2, -4
ప్రశ్న 2.
8x4 – 2x3 – 27x2 + 6x + 9 = 0 సమీకరణ రెండు మూలాలు ఒకే పరమమూల్యాన్నీ, వ్యతిరేక గుర్తులను కలిగి వుంటే, సమీకరణాన్ని సాధించండి.
సాధన:
ప్రశ్న 3.
18x3 + 81x2 + 121x + 60 = 0 సమీకరణపు ఒక మూలం తక్కిన రెండు మూలాల మొత్తంలో సగమైతే, సమీకరణాన్ని సాధించండి. [May ’11, Mar. ’05]
సాధన:
ప్రశ్న 4.
ax4 + 4bx3 + 6cx2 + 4dx + c = 0 సమీకరణపు మూలాల్లో రెండు జతలు సమానంగా ఉండటానికి నియమాలను రాబట్టండి.
సాధన:
దత్త సమీకరణం ax4 + 4bx3 + 6cx2 + 4dx + e = 0
⇒ \(x^4+4 \frac{b}{a} x^3+6 \frac{c}{a} x^2+4 \frac{d}{a} x+\frac{e}{a}=0\)
మూలాలు α, α, β, β లు అనుకుందాం
అపుడు మూలాల మొత్తం 2(α + β) = -4\(\frac{b}{a}\)
⇒ α + β = -2\(\frac{b}{a}\)
αβ = k అనుకుంటే α, β లు మూలాలుగా గల వర్గ సమీకరణం
x2 – (α + β)x + αβ = 0
⇒ ad2 = eb2 ఇది మరొక నియమము
∴ కావలసిన నియమాలు 3abc = 2b3 + a2d, ad2 = eb2
ప్రశ్న 5.
(i) x5 – 5x3 + 5x2 – 1 = 0 సమీకరణానికి 3 సమాన మూలాలు ఉంటాయని చూపండి. ఆ మూలాన్ని కనుక్కోండి.
సాధన:
f(x) = x5 – 5x3 + 5x2 – 1
f'(x) = 5x4 – 15x2 + 10x = 5x(x3 – 3x + 2)
f'(1) = 5(1) (1 – 3 + 2) = 0
f(1) = 1 – 5 + 5 – 1 = 0
కనుక f(x), f'(x) లకు (x – 1) కారణాంకం
⇒ f(x) = 0 కు 1 ఆవృత మూలం
∴ x3 + 2x2 – 2x – 1 = 0
x = 1 పై సమీకరణాన్ని తృప్తిపరుస్తుంది.
కనుక f(x) = 0 కు 1 అనేది 3 సార్లు ఆవృత మూలము అవుతుంది.
(ii) x5 – 3x4 – 5x3 + 27x2 – 32x + 12 = 0 సమీకరణం యొక్క పునరావృత మూలాలను కనుక్కోండి
సాధన:
f(x) = x5 – 3x4 – 5x3 + 27x2 – 32x + 12 అనుకోండి.
f'(x) = 5x4 – 12x3 – 15x2 + 54x – 32
f'(2) = 5(2)4 – 12(2)3 – 15(2)2 + 54(2) – 32
= 80 – 96 – 60 + 108 – 32
= 188 – 188
= 0
f(2) = 25 – 3(24) – 5(23) + 27(22) – 32(2) + 12
= 32 – 48 – 40 + 108 – 64 + 12
= 152 – 152
= 0
కనుక f(x), f'(x) లకు x – 2 కారణాంకం
∴ f(x) = 0 కు 2 ఆవృత మూలం
g(x) = x3 + x2 – 5x + 3 అనుకుందాం
g'(x) = 3x2 + 2x – 5
g'(1) = 3(1)2 + 2 – 5 = 0
g(1) = 1 + 1 – 5 + 3 = 0
కనుక g(x), g'(x) లకు x – 1 కారణాంకం
∴ g(x) = 0 కు 1 ఆవృత మూలం
x + 3 = 0 ⇒ x = -3
∴ మూలాలు = 1, 1, 2, 2, -3
ప్రశ్న 6.
8x3 – 20x2 + 6x + 9 = 0 సమీకరణం యొక్క పునరావృత మూలాలు కనుక్కోండి.
సాధన:
f(x) = 8x3 – 20x2 + 6x + 9 అనుకోండి
f'(x) = 24x2 – 40x + 6
= 2(12x2 – 20x + 3)
= 2[12x2 – 18x – 2x + 3]
= 2[6x(2x – 3) – 1(2x – 3)]
= 2(2x – 3) (6x – 1)
f'(x) = 0
⇒ x = \(\frac{3}{2}\), x = \(\frac{1}{6}\)
\(f\left(\frac{3}{2}\right)=8\left(\frac{3}{2}\right)^3-20\left(\frac{3}{2}\right)^2+6\left(\frac{3}{2}\right)+9\)
= 27 – 45 + 9 + 9
= 0
కనుక x – \(\frac{3}{2}\), f(x), f'(x) లకు కారణాంకం
∴ f(x) = 0 కు \(\frac{3}{2}\) పునరావృత మూలం
8x + 4 = 0 ⇒ x = \(-\frac{4}{8}=-\frac{1}{2}\)
∴ f(x) = 0 యొక్క మూలాలు \(\frac{3}{2}, \frac{3}{2},-\frac{1}{2}\)