K Aritmetichna Progresiq
1. Stoiat zadachata: Da se nameri kakva stoinost treba da ima $k$, za da korenite na uravnenieto $$x^3 - kx^2 - x = 0$$ obrazuvat aritmetichna progresiq.
2. Razglejdame uravnenieto:
$$x^3 - kx^2 - x = 0$$
3. Izvadja se obsht koefitsient $x$:
$$x(x^2 - kx - 1) = 0$$
4. Korinite sa $x_1=0$ i korenite na kvadratnoto uravnenie:
$$x^2 - kx - 1 = 0$$
koeto dava korenite
$$x_{2,3} = \frac{k \pm \sqrt{k^2 + 4}}{2}$$
5. Za da obrazuvat korenite aritmetichna progresiq, te tri stoinosti $x_1, x_2, x_3$ trqbva da sa v reda, koiato razlica mejdu sledvashtite chlenove e postoianna.
6. Nameravame, che $x_1=0$ i $x_2, x_3$ ot kvadratnoto.
7. Postavqme $x_1, x_2, x_3$ v vyzmojen red: kakto znaem, aritmetichnata progresiq za tri chleni $a, a+d, a+2d$ ima formata, taka che sredniqt chlen e aritmetichnata sredna mezhdu purviya i tretiya.
8. Zato, sredniqt chlen $x_2$ trqbva da e srednoaritemetichen na $x_1$ i $x_3$, t.e.
$$x_2 = \frac{x_1 + x_3}{2}$$
9. Zamenqme:
$$\frac{k - \sqrt{k^2 + 4}}{2} = \frac{0 + \frac{k + \sqrt{k^2 + 4}}{2}}{2}$$
10. Opravilvame izchislqvaneto:
$$\frac{k - \sqrt{k^2 + 4}}{2} = \frac{k + \sqrt{k^2 + 4}}{4}$$
11. Umnozhavame vsichki s 4 za da se kymche:
$$2\left(k - \sqrt{k^2 + 4}\right) = k + \sqrt{k^2 + 4}$$
12. Razpisvame:
$$2k - 2\sqrt{k^2 + 4} = k + \sqrt{k^2 + 4}$$
13. Premahvame $k$ i prenaqseme korenite na edna strana:
$$2k - k = \sqrt{k^2 + 4} + 2\sqrt{k^2 + 4}$$
$$k = 3 \sqrt{k^2 + 4}$$
14. Kvadrirame i dvetе strani za da izleze od kvadrata:
$$k^2 = 9 (k^2 + 4)$$
15. Razpisvame:
$$k^2 = 9k^2 + 36$$
16. Prenasqme vsichko na edna strana:
$$k^2 - 9k^2 = 36$$
$$-8k^2 = 36$$
17. Delim na -8:
$$k^2 = -\frac{36}{8} = -\frac{9}{2}$$
18. Tova e nevazmozhno, t.k. $k^2$ ne moje da e otricatelno chislo.
19. Sledovatelno tova predstavi nevalidno uslovie. Trqbva da proverim redicata na korenite za drugi varianti:
20. Drug red na aritmetichna progresiq e: $x_3 = \frac{x_1 + x_2}{2}$. Postavqme namesto $x_3$ tazi sredna aritmetichna:
$$\frac{k + \sqrt{k^2 + 4}}{2} = \frac{0 + \frac{k - \sqrt{k^2 + 4}}{2}}{2}$$
21. Uprostvame:
$$\frac{k + \sqrt{k^2 + 4}}{2} = \frac{k - \sqrt{k^2 + 4}}{4}$$
22. Umnozhavame s 4:
$$2(k + \sqrt{k^2 + 4}) = k - \sqrt{k^2 + 4}$$
23. Razpisvame:
$$2k + 2\sqrt{k^2 + 4} = k - \sqrt{k^2 + 4}$$
24. Prenosim $k$ otleva i korenite otdqsno:
$$2k - k = - \sqrt{k^2 + 4} - 2 \sqrt{k^2 + 4}$$
$$k = - 3 \sqrt{k^2 + 4}$$
25. Kvadrirame:
$$k^2 = 9(k^2 + 4)$$
26. Razpisvame:
$$k^2 = 9k^2 + 36$$
27. Preidvame vsichko na edna strana:
$$k^2 - 9k^2 = 36$$
$$-8k^2 = 36$$
28. Pak stava $k^2 = - \frac{9}{2}$ - nevalidno.
29. Kato sledvashto, proverqvame izrecheniето 0 v sredata:
Redicata e $x_2 = 0$, tova ne moje da e, t.k. 0 e veche $x_1$.
30. Proverqvame symbolichno dali 0 e sredata:
Da znaem dali sredniqt korен e $0$:
$$0 = \frac{x_1 + x_3}{2}$$
To e vuzmozhno samo ako $x_1$ i $x_3$ sa protichni po znak i ravni po modulus.
31. Korените sa $0$, $\frac{k + \sqrt{k^2 + 4}}{2}$, $\frac{k - \sqrt{k^2 + 4}}{2}$.
32. Zamenqme $x_1=0$, $x_2 = \frac{k - \sqrt{k^2 + 4}}{2}$ i $x_3 = \frac{k + \sqrt{k^2 + 4}}{2}$.
33. Da proverim uslovie:
$$x_2 = \frac{x_1 + x_3}{2}$$
$$\frac{k - \sqrt{k^2 + 4}}{2} = \frac{0 + \frac{k + \sqrt{k^2 + 4}}{2}}{2} = \frac{k + \sqrt{k^2 + 4}}{4}$$
34. Vidqhme vyv st. 10 tova e nevazmozhno.
35. Proverqvame za reda, koyto zapochva s $\frac{k - \sqrt{k^2 + 4}}{2}$, posle $0$, posle $\frac{k + \sqrt{k^2 + 4}}{2}$:
$$0 = \frac{\frac{k - \sqrt{k^2 + 4}}{2} + \frac{k + \sqrt{k^2 + 4}}{2}}{2} = \frac{k}{2}$$
36. Ot tuk tursim edinstvenata stoinost na $k$:
$$0 = \frac{k}{2} \Rightarrow k=0$$
37. Sledovatelno stoinostta na $k$, pri koyato korenite obrazuvat aritmetichna progresiq e $$k=0$$.
38. Proverka:
Za $k=0$ uravnenieto e:
$$x^3 - 0\cdot x^2 - x = 0 \implies x^3 - x = 0$$
Korenite sa:
$$x(x^2 - 1) = 0 \Rightarrow x=0, x=1, x=-1$$
Ktото v podredba $-1,0,1$ e aritmetichna progresiq sus step $1$.
Finalen otgovor:
$$\boxed{k=0}$$