Equazione parametrica di secondo grado con due parametri

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#66488
avt
Srayk
Punto
Mi è capitato un esercizio sulle equazioni parametriche di secondo grado in due parametri che non riesco a svolgere. Ho tentato di applicare le formule risolutive, ma non ottengo i risultati del testo.

Calcolare le soluzioni reali dell'equazione parametrica di secondo grado

x^2-2(m-n)x-4mn = 0

al variare dei parametri reali m e n.

Grazie.
#66493
avt
Omega
Amministratore
Il nostro compito consiste nel determinare le soluzioni reali dell'equazione parametrica di secondo grado

x^2-2(m-n)x-4mn = 0

al variare dei parametri m e n.

Osserviamo preliminarmente che l'equazione è espressa in forma normale, e indicando con a, b e c rispettivamente il coefficiente di x^2, il coefficiente di x e il termine noto ricaviamo

a = 1 ; b = -2(m-n) ; c = -4mn

Notiamo inoltre che a non dipende da alcun parametro, conseguentemente il grado dell'equazione è 2 indipendentemente dai valori assunti da m e n.

Per avviare la discussione, abbiamo bisogno di calcolare il discriminante, ma attenzione! Poiché b = -2(m-n) è facilmente divisibile per 2, possiamo pensar bene di sfruttare la formula del delta quarti

(Δ)/(4) = ((b)/(2))^2-a c = (-(m-n))^2-1·(-4mn) =

Sviluppiamo il quadrato di binomio e sommiamo in seguito i monomi simili

= m^2+n^2-2mn+4mn = m^2+2mn+n^2 = (m+n)^2

Prima di continuare con la trattazione, ricordiamo che in base al segno del delta quarti, l'equazione può avere due soluzioni reali e distinte, reali e coincidenti oppure essere impossibile sull'insieme dei numeri reali, in particolare:

- se (Δ)/(4) > 0, l'equazione ammette due soluzioni reali e distinte;

- se (Δ)/(4) = 0, l'equazione ammette due soluzioni reali e coincidenti;

- se (Δ)/(4) < 0, l'equazione non ammette soluzioni reali.

Nel caso considerato, il delta quarti è un quadrato e in quanto tale positivo o al più nullo. Ciò garantisce che l'equazione parametrica ammette soluzioni reali a prescindere dai valori assunti da m e n: dobbiamo fare esclusivamente un distinguo, considerando il caso in cui il delta quarti è nullo e quello in cui è positivo.

Il (Δ)/(4) è nullo se e solo se sussiste l'equazione

(m+n)^2 = 0

Risolviamola osservando che un quadrato è nullo nel momento in cui la base è nulla, ossia se

m+n = 0 → m = -n

Imponendo tale condizione, l'equazione diventa

x^2-2(-n-n)-4(-n)·n = 0 → x^2+4n+4n^2 = 0

Il primo membro può essere scomposto vedendolo come il quadrato del binomio x+2n, ecco perché siamo autorizzati a riscrivere l'equazione nella forma

(x+2n)^2 = 0

da cui, imponendo la nullità della base

x+2n = 0 → x = -2n

Nel caso in cui la base del quadrato è diversa da zero, cioè se

m+n ne 0 → m ne-n

allora il delta quarti è positivo pertanto l'equazione ammette due soluzioni reali e distinte ottenibili con la formula ridotta:

 x_(1,2) = (-(b)/(2)±√((Δ)/(4)))/(a) = (-(-2(m-n))/(2)±√((m+n)^2))/(1) = m-n±(m+n) = m-n+m+n = 2m ; m-n-m-n = -2n

Osservazione importante: a rigore dalla definizione di valore assoluto segue che:

√((m+n)^2) = |m+n|

A conti fatti, il modulo è totalmente inutile a causa del simbolo ±, che consente di considerare tutti i casi possibili: sia quello per cui m+n ≥ 0, sia quello per cui m+n < 0.

Conclusioni

Se m = -n, l'equazione ammette due soluzioni reali e coincidenti

x_1 = x_2 = -2n

Se m ne-n, l'equazione ammette due soluzioni reali e distinte

x_(1) = -n ; x_2 = m

Infine, per fare i pignoli, non esistono numeri reali m e n tali da rendere l'equazione parametrica impossibile.

Metodo alternativo

L'equazione parametrica poteva essere risolta avvalendosi delle opportune tecniche di scomposizione, non prima di aver svolto i calcoli

x^2-2(m-n)x-4mn = 0 → x^2-2mx+2nx-4mn = 0

Procediamo mediante raccoglimento parziale, mettendo in evidenza il fattore comune x tra i primi due termini e 2n tra gli ultimi due

x(x-2m)+2n(x-2m) = 0

Raccogliendo totalmente x-2m ricaviamo l'equazione

(x+2n)(x-2m) = 0

di cui possiamo trovare le soluzioni utilizzando la legge di annullamento del prodotto che conduce alle due equazioni di primo grado

 x+2n = 0 → x = -2n ; x-2m = 0 → x = 2m

Indipendentemente dai valori assunti dai parametri abbiamo sempre e comunque soluzioni reali.

Ecco fatto!
Ringraziano: CarFaby, Srayk, Iusbe, tommy21
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