Для решения данной задачи нам необходимо составить уравнение находимых корней и найти значения, при которых уравнение выполняется.
По условию задачи, имеется квадратное уравнение вида:
ax^2 + (a + 20)x - 20 - 2a = 0.
По формуле дискриминанта, дискриминант D квадратного уравнения ax^2 + bx + c = 0 вычисляется по формуле:
D = b^2 - 4ac.
Если дискриминант больше нуля (D > 0), то уравнение имеет два различных корня x1 и x2, которые вычисляются по формуле:
x1,2 = (-b ± √D) / 2a.
Исходя из условия задачи, корни должны отличаться в 3 раза, то есть x1 = 3x2, значит, можно записать:
x1 = 3x2,
Также известно, что корни являются решением квадратного уравнения, поэтому их сумма равна:
x1 + x2 = -(a + 20) / a.
Заменим x1 при помощи найденной зависимости:
3x2 + x2 = -(a + 20) / a.
Упростим выражение:
4x2 = -(a + 20) / a.
Раскроем скобку и умножим обе части уравнения на a:
4x2a = -a - 20.
Приведем подобные и выразим x2:
4ax2 + a = -20,
4ax2 = -20 - a,
x2 = (-20 - a) / (4a).
Теперь найдем значения a, при которых уравнение выполняется. Для этого подставим найденное значение x2 в исходное квадратное уравнение:
a * [(3x2)^2] + (a + 20) * (3x2) - 20 - 2a = 0.
Раскроем скобки и упростим выражение:
9ax2 + 9ax2 + 20 * 3x2 + 3x2 - 20 - 2a = 0,
18ax2 + 59x2 - 20 - 2a = 0.
Теперь заменим x2 на его значение:
18a(((-20 - a) / (4a))^2) + 59((-20 - a) / (4a)) - 20 - 2a = 0.
Раскроем скобки и упростим выражение:
18a(((-20 - a)^2) / (16a^2)) + 59((-20 - a) / (4a)) - 20 - 2a = 0.
Сократим выражение на 2 и приведем подобные:
9((-20 - a)^2) / (8a) + 59((-20 - a) / (4a)) - 20 - 2a = 0.
Умножим обе части уравнения на 8a, чтобы избавиться от знаменателя:
9((-20 - a)^2) + 472((-20 - a) / 4) - 160a - 16a^2 = 0.
Раскроем скобки:
9(a^2 + 40a + 400) + 472(-5 - 0.25a) - 160a - 16a^2 = 0,
9a^2 + 360a + 3600 - 2360 - 118a - 160a - 16a^2 = 0.
Сгруппируем подобные слагаемые и упростим выражение:
9a^2 - 16a^2 + 360a - 118a - 160a + 3600 - 2360 = 0,
-7a^2 + 82a + 1240 = 0.
Теперь для решения получившегося квадратного уравнения применим формулу дискриминанта, по которой дискриминант D вычисляется по формуле:
D = b^2 - 4ac.
В данном случае:
a = -7,
b = 82,
c = 1240.
Вычислим дискриминант:
D = (82^2) - 4(-7)(1240) = 6724 + 35040 = 41764.
Поскольку D > 0, у нас есть два действительных корня.
Вычислим корни уравнения, используя формулы:
x1,2 = (-b ± √D) / 2a.
Для нашего уравнения:
x1,2 = (-82 ± √41764) / (-14).
Найдем корни:
x1 = (-82 + 204) / (-14) = 122 / -14 = -61 / 7,
x2 = (-82 - 204) / (-14) = -286 / -14 = 143 / 7.
Таким образом, мы получили два действительных корня: -61/7 и 143/7.
Остается найти значения a, при которых выполняются эти корни. Для этого подставим значения корней в формулу для x2:
x2 = (-20 - a) / (4a).
Для первого корня -61/7:
-61/7 = (-20 - a) / (4a).
Умножим обе части уравнения на 4a:
-244a = -7(20 + a),
-244a = -140 - 7a.
Перенесем все слагаемые на одну сторону:
244a - 7a = 140,
237a = 140.
Разделим обе части уравнения на 237:
a = 140 / 237,
a ≈ 0.59.
Проверим найденное значение a, подставив его в исходное квадратное уравнение:
0.59x^2 + (0.59 + 20)x -20 -2(0.59) = 0,
0.59x^2 + 20.59x - 20 - 1.18 = 0,
0.59x^2 + 20.59x - 21.18 = 0.
Данный равенство не выполняется для всех действительных x, поэтому это значение a не удовлетворяет условию задачи.
Теперь рассмотрим второй корень 143/7:
143/7 = (-20 - a) / (4a).
Умножим обе части уравнения на 4a:
572a = -7(20 + a),
572a = -140 - 7a.
Перенесем все слагаемые на одну сторону:
572a + 7a = -140,
579a = -140.
Разделим обе части уравнения на 579:
a = -140 / 579.
Проверим найденное значение a, подставив его в исходное квадратное уравнение:
(-140 / 579)x^2 + (-140 / 579 + 20)x -20 -2(-140 / 579) = 0.
Опять же, исходное уравнение не выполняется для всех действительных x, поэтому этому значению a также не удовлетворяет условию задачи.
Таким образом, мы не смогли найти значения a, при которых уравнение ax^2 + (a + 20)x - 20 - 2a = 0 имеет два действительных корня, отличающихся в 3 раза.