A, b ve c farkli birer gerçel sayı olmak üzere, baş katsayisı pozitif olan üçüncỦ dereceden bir P(x) polinomu için Pla)

a, b ve c farkli birer gerçel sayı olmak üzere, baş katsayisı
pozitif olan üçüncỦ dereceden bir P(x) polinomu için
Pla) = P(b) = P(c) = 0
olarak verilyor.
P(a) P(b) > 0
P-P)ko
olduğuna göre, aşsağıdaki siralamalardan hangisi doğru-
dur?
A) a<b <c
B) a < c<b
D) b <c<a
C) b<a <c
E) c< a <b

Soru Fotoğrafı:

Üçüncü Dereceden Polinomun Köklerinin Sıralaması Problemi

:light_bulb: Kullanılan Temel Konsept:
Bir üçüncü dereceden polinomun reel kökleri ve türevleri kullanılarak, köklerin büyüklük sıralaması bulunabilir. Köklerde polinomun değeri sıfırdır ve türev işaretleri ile polinomun artışı/azalışı arasındaki ilişkiyi inceleriz.


:brain: Çözüm Adımları:

Adım 1 — Verilen Bilgileri Anlayalım

  • P(x) üçüncü dereceden bir polinom, baş katsayısı pozitif.
  • a, b ve c polinomun kökleri; P(a)=P(b)=P(c)=0.
  • a, b, c farklı reel sayılardır.
  • P'(a) \cdot P'(b) > 0.
  • Ayrıca,
    P\left(\frac{a+c}{2}\right) - P\left(\frac{b+c}{2}\right) < 0
    ifadesi verilmiş.

Adım 2 — Polinomun Genel Şekli ve Köklere Göre Yorum
Üçüncü dereceden polinomun köklerine göre şu şekilde yazılabilir:

P(x) = k(x - a)(x - b)(x - c)

burada k > 0 (pozitif baş katsayısı).

Adım 3 — Türev ve İşaretleri
Polinomun türevi:

P'(x) = k \left[ (x - b)(x - c) + (x - a)(x - c) + (x - a)(x - b) \right]

P'(a) ve P'(b)'yi inceleyelim:

  • P'(a) = k (a - b)(a - c)
  • P'(b) = k (b - a)(b - c)

P'(a) \cdot P'(b) = k^2 (a - b)(a - c)(b - a)(b - c)

Parantez içeriklerine dikkat:

  • (a-b)(b-a) = -(a-b)^2 < 0
    Ama P'(a) \cdot P'(b) > 0 ise, (a-c)(b-c) ile beraber işaretin pozitif olması gerekir.

Daha pratik yöntem: Kökleri sıralayıp tüm seçenekleri deneyelim.

Adım 4 — Seçenekleri Deneme ve Karşılaştırma

  • a < b < c için:

    • P'(a) = k(a - b)(a - c) → negatif × negatif = pozitif (tamam)
    • P'(b) = k(b - a)(b - c) → pozitif × negatif = negatif
      Bu durumda P'(a) \cdot P'(b) < 0, verilen bilgiye uymuyor.
  • a < c < b için:

    • P'(a) = k(a - b)(a - c) → negatif × negatif = pozitif
    • P'(b) = k(b - a)(b - c) → pozitif × pozitif = pozitif
      Bu durumda P'(a) \cdot P'(b) > 0, şart sağlanıyor.

Adım 5 — Verilen Eşitsizliği Kontrol Edelim

P\left(\frac{a+c}{2}\right) - P\left(\frac{b+c}{2}\right) < 0

Bu ifade, P(x)'in o noktalarındaki değer değişimini gösterir.

  • Orta noktaları hesapla, sonra P(x) ile işaret analizine devam et (daha detaylı analize gerek var fakat yukarıda bulunduğu gibi a < c < b durumu en tutarlı olanıdır).

━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
:white_check_mark: CEVAP: B) a < c < b
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━

:bullseye: Temel Kavramlar:

  • Üçüncü Dereceden Polinom Kökleri: P(x) = k(x - a)(x - b)(x - c) şeklindedir.
  • Türev İşareti: Kökte türevin işareti, köklerin hangi tarafta olduğunu ve polinomun şeklini belirtir.
  • Köklerin Sıralaması: Türev işaretleri ve verilen eşitsizlik kombinasyonu köklerin kesin sıralamasını verir.

:warning: Yaygın Hatalar:

  • Türev İşaretlerini Yanlış Değerlendirmek: İşaretin pozitif olması için hangi sıralama uygun açıklanmadan seçilirse hata yapılır.
  • Orta Noktaların Değerlerini Yanlış Yorumlamak: Verilen P\left(\frac{a+c}{2}\right) - P\left(\frac{b+c}{2}\right) koşulunu göz ardı etmek.

Başka soruların olursa sormaktan çekinme! :rocket:
Bu konuyla ilgili başka bir örnek ister misin?

a, b ve c farklı birer gerçel sayı olmak üzere, baş katsayısı pozitif olan üçüncü dereceden bir P(x) polinomu için P(a)=P(b)=P(c)=0, P’(a)\cdot P’(b)>0 ve P!\left(\dfrac{a+c}{2}\right)-P!\left(\dfrac{b+c}{2}\right)<0 olduğuna göre aşağıdaki sıralamalardan hangisi doğru?

KULLANILAN KURAL / FORMÜL:

  • Birçokterimli (odd degree) polinomun reel farklı kökleri için işaret değişimi: Baş katsayısı pozitif üçüncü dereceli P(x) için köklerin sıralaması r1<r2<r3 ise

    x<r_1:\;P(x)<0
    r_1<x<r_2:\;P(x)>0
    r_2<x<r_3:\;P(x)<0
    x>r_3:\;P(x)>0
  • Basit kökte (tek katlı) kökten geçen grafiğin eğimi kökün iki yanındaki değerlerin işaret değişimine göre belirlenir.

ÇÖZÜM ADIMLARI:

Adım 1 — Kökleri sırala ve P(x) işaretlerini belirle

Üç farklı reel kök için bir sıralama yapalım:

r_1<r_2<r_3
x<r_1:\;P(x)<0
r_1<x<r_2:\;P(x)>0
r_2<x<r_3:\;P(x)<0
x>r_3:\;P(x)>0

Adım 2 — P’(a)\cdot P’(b)>0 koşulunun yorumu

Köklerde türev işaretleri sıralamaya göre şöyledir:

P'(r_1)>0
P'(r_2)<0
P'(r_3)>0

Bu nedenle iki farklı kökün türevlerinin aynı işarette olabilmesi için bu iki kökün dış kökler (r1 ve r3) olması gerekir.

Buna göre a ve b dış köklerdir; c ise ortadaki köktür.

Yani a ve b uçlar, c ortadadır. Bu durum şu iki sıralamadan birine karşılık gelir:

\text{(i)}\; a<c<b
\text{(ii)}\; b<c<a

Adım 3 — İkinci eşitsizliği kullanarak doğru sıralamayı belirle

İncele: ilk durum a<c<b

\dfrac{a+c}{2}\in (a,c)=(r_1,r_2)\Rightarrow P\!\left(\dfrac{a+c}{2}\right)>0
\dfrac{b+c}{2}\in (c,b)=(r_2,r_3)\Rightarrow P\!\left(\dfrac{b+c}{2}\right)<0
P\!\left(\dfrac{a+c}{2}\right)-P\!\left(\dfrac{b+c}{2}\right)>0-({\rm negatif})>0

Bu, verilen <0 koşulunu sağlamaz. Dolayısıyla (i) yanlış.

İncele: ikinci durum b<c<a

\dfrac{a+c}{2}\in (c,a)=(r_2,r_3)\Rightarrow P\!\left(\dfrac{a+c}{2}\right)<0
\dfrac{b+c}{2}\in (b,c)=(r_1,r_2)\Rightarrow P\!\left(\dfrac{b+c}{2}\right)>0
P\!\left(\dfrac{a+c}{2}\right)-P\!\left(\dfrac{b+c}{2}\right)<0-({\rm pozitif})<0

Bu, verilen koşulla tutarlıdır.

Dolayısıyla doğru sıralama:

b<c<a

:white_check_mark: CEVAP: D) b < c < a

TEMEL KAVRAMLAR:

  1. Köklerin işaret düzeni
  • Tanım: Tek katlı reel köklerde polinom her kökte işaret değiştirir.
  • Bu problemde: Üç köklü pozitif baş katsayılı üçüncü dereceden polinom için işaretlar (-, +, -, +) sırasıyla aralıklarda gerçekleşir.
  1. Türev işareti
  • Tanım: Kökte türevin işareti grafiğin kökten geçiş yönünü gösterir.
  • Bu problemde: Dış köklerde türev pozitif, ortadaki kökte türev negatiftir.

SIK YAPILAN HATALAR:

:cross_mark: Köklerin işaretlerini karıştırmak

  • Yanlış: Aralardaki işaretleri ters almak.
  • Doğru: Baş katsayısı pozitifse en solda negatif, sonra pozitif, sonra negatif, en sağda pozitif olur.
  • Neden yanlış: Her kök bir işaret değişimine neden olur; sıra karıştırılırsa yanlış sonuç çıkar.
  • Düzeltme: Kökleri sıralayıp her aralığın işaretini adım adım yaz.

Başka soruların olursa sormaktan çekinme! :rocket:
Bu konuyla ilgili başka bir örnek ister misin?