quinta-feira, 29 de novembro de 2012

090-Equações Recíprocas ( Parte 3/3 )





       [ 089-Equações Recíprocas ( Parte 2/3 )]



Introdução
 
Conforme a Teoria dos Grupos, cujo pioneiro foi o matemático francês Evarist Galois , uma equação polinomial é resolúvel algebricamente, de modo geral, até o grau, excetuando-se os casos particulares de graus superiores.

Como exemplo destas exceções, temos a equação quíntica  ;  a equação de enésimo grau pura ;  a equação -quadrática ;  a equação geométrica  , onde os sinais são todos iguais ou alternados; dentre outras; e as equações recíprocas.

Não considerando a série geométrica, as equações recíprocas, no quesito grau, foram as mais longes equações polinomiais completas resolúveis algebricamente. Uma equação recíproca qualquer é resolúvel até o grau, enquanto uma equação recíproca de grau par e de segunda classe é resolúvel até o grau.

Já sabemos que qualquer equação recíproca de grau ímpar pode ter o grau reduzido em uma unidade e uma equação recíproca de grau par e de segunda classe pode ter o grau reduzido em duas unidades. O resultado destas reduções é sempre uma equação recíproca de grau par e de primeira classe chamada de forma normal. Logo, uma equação recíproca na forma normal é resolúvel algebricamente até o grau.

No presente artigo, tratarei das equações recíprocas de grau par e de primeira classe ou de forma normal e  limitarei apenas a demonstrar a possibilidade de resolução das equações deste tipo, de  , e graus, mesmo porque o formato das raízes das equações reciprocas de grau são construções numéricas, envolvendo radicais, bastante complexas, sem finalidade prática.

A teoria geral é esta: as equações recíprocas na forma normal de grau , por intermédio de um artifício algébrico, tem seu grau reduzido à uma equação polinomial de natureza diversa, de grau . Assim temos as reduções de grau de ( resolúvel pela fórmula de Ferrari ), de ( resolúvel pela fórmula de Cardano-Tartaglia ) e de ( resolúvel pela fórmula de Bhaskara ).

Então, a essência deste post é justamente o dito artifício algébrico da redução à  metade do grau. Vamos à ele.

Começaremos dizendo que a identidade a seguir é muito útil no trato com as equações recíprocas.

   
Identidade Algébrica para

 
 Dados o inteiro e , temos a seguinte identidade algébrica:


 


Exemplos  

 

 

 




Demonstração. Muito simples. Apenas multiplique o segundo membro da identidade e elimine os termos iguais.


 

 




Observem que esta identidade é válida para qualque valor complexo de . Mas como estamos lidando com expoentes inteiros e positivos, fiz a restrição , sendo um número natural.  


A substituição 



Este é o modo de mudança de variável que faremos nas equações recíprocas na forma normal. Veremos, agora, que efeito esta substituição causará nas identidades para , quando utilizadas de forma recursiva.  Vamos precisar apenas dos expoentes  .




 




 





  




 






RESUMO



 






Veremos a seguir, de que maneira estas substituições se encaixam na resolução das equações recíprocas. A partir daqui, estudaremos efetivamente as equações recíprocas de forma normal. 


Resolução da Equação Recíproca de Grau  , com    e de Primeira Classe
 
Seja a equação

 
 Sendo o termo central. Dividindo ambos os membros por , temos 


Agrupando os termos de coeficientes iguais:


 


E aqui entra as substituições do RESUMO. Vejamos os casos particulares.


Resolução da Equação Recíproca de Grau e de Primeira Classe





 

Fazendo , temos





 


O objetivo foi alcançado, ou seja, o grau da equação original foi reduzido pela metade e a equação em é resolúvel pela fórmula de Bháskara.

Para cada raiz calculada, encontramos um par de raízes por intermédio da equação de substituição ou  que é uma equação quadrática comum em todas as equações recíprocas estudadas neste artigo.


Resolução da Equação Recíproca de Grau e de Primeira Classe






Fazendo , temos








A equação cúbica em , após uma preparação, é resolúvel pela fórmula de Cardano-Tartaglia. Os valores de são encontrados pela equação quadrática .  Desta forma, encontramos as seis raízes da equação original.


Resolução da Equação Recíproca de Grau e de Primeira Classe







Fazendo , temos








 Que é resolúvel pelo método de Ferrari. Como nos dos casos anteriores, a equação quadrática    fornece dois valores de para cada raiz encontrada. Desta forma, as oito raízes da equação original são calculadas.


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Referência bibliográfica:

-Matemática, Terceiro Ano Colegial, Ary Quintella, Companhia Editora Nacional, São Paulo, 1968;
- Fundamentos de Matemática Elementar, Vol. - Complexos, Polinômios, Equações - Atual Editora;
-O Romance das Equações Algébricas, de Gilberto G.Garbi, Editora Makron Books, .




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