İçeriğe geç
Anasayfa » İkinci Dereceden Denklemler

İkinci Dereceden Denklemler

Fonksiyonlar Konu Anlatımı
İkinci Dereceden Denklemler Konu Anlatımı
İkinci Dereceden Denklemler

\(a, b, c\) birer gerçek sayı ve \(a \neq 0\) olmak üzere,

\(ax^2 + bx + c = 0\)

ifadesine ikinci dereceden bir bilinmeyenli denklem denir.

Örnek

\((a – 7)x^3 + x^2 – 2b + 3 + ax – b = 0\) ifadesi ikinci dereceden bir bilinmeyenli denklem olduğuna göre, \(a + b\) toplamı kaçtır?

\(a – 7 = 0 \Rightarrow a = 7\)

\(a – 2b + 3 = 2 \Rightarrow 10 – 2 = 2b \Rightarrow b = 4\)

\(a + b = 7 + 4 = 11\) bulunur.

Not

\(a, b, c\), gerçek sayı, \(a \neq 0\) olmak üzere,

\(ax^2 + bx + c = 0\)

denklemini sağlayan \(x\) değerlerine denklemin kökleri, denklemin köklerinin oluşturduğu kümeye de çözüm kümesi denir.

Örnek

\(2x^2 – (k + 1)x – 2k = 0\) denkleminin bir kökü 3 olduğuna göre, \(k\) değeri kaçtır?

\(x = 3\) kök denklemi sağlar.

\(2 \cdot 3^2 – 3(k + 1) – 2k = 0\)

\(15 = 5k \Rightarrow k = 3\)

İkinci Dereceden Denklemlerin Çözümü
1. Çarpanlara Ayırma Yöntemi

Verilen ifade çarpanlarına ayrılıp her bir çarpanı sıfır yapan değerler bulunur.

Örnek

\(x^2 – 3x – 10 = 0\) denkleminin çözüm kümesini bulunuz.

\(x^2 – 3x – 10 = 0\)

\((x – 5) \cdot (x + 2) = 0\)

\(x = 5\), \(x = -2\)

Ç.K. = \(\{-2, 5\}\)

Örnek

\(x^2 – 13x + 30 = 0\) denkleminin çözüm kümesini bulunuz.

\(x^2 – 13x + 30 = 0\)

\((x – 3) \cdot (x – 10) = 0\)

\(x = 3\), \(x = 10\)

Ç.K. = \(\{3, 10\}\)

2. Değişken Değiştirme Yöntemi

Verilen ifadede değişken değiştirilerek II. dereceden denklem hâline getirilip kökleri bulunur.

Örnek

\(x^4 – 5x^2 + 4 = 0\) denkleminin çözüm kümesi aşağıdakilerden hangisidir?

\(x^2 = a\) olsun.

\(a^2 – 5a + 4 = 0\)

\((a – 4)(a – 1) = 0\)

\(a = 4\) ve \(a = 1\)

\(x^2 = 4 \Rightarrow x = \pm 2\)

\(x^2 = 1 \Rightarrow x = \pm 1\)

Çözüm kümesi: \(\{-2, -1, 1, 2\}\)

Not

Verilen değişkenli ifade tamkareye dönüştürülüp kökler bulunur.

Örnek

\(x^2 – 4x + 1 = 0\) denkleminin köklerini tamkareye tamamlama yöntemiyle bulunuz.

\(x^2 – 4x + 1 = 0\) denklemini tamkare ifade bulmamız için 4 ekleyip 4 çıkartmalıyız.

\(x^2 – 4x + 4 + 1 – 4 = 0\)

\((x – 2)^2 = 3\)

\(|x – 2| = \sqrt{3}\)

\(x = 2 + \sqrt{3}, \, x = 2 – \sqrt{3}\)

Diskriminant Yöntemi

\(a \neq 0\) olmak üzere, \(ax^2 + bx + c = 0\) denkleminin diskriminantı \(\Delta = b^2 – 4ac\)’dir.

Denklemin kökleri:

\(x_1 = \frac{-b + \sqrt{\Delta}}{2a}\) ve \(x_2 = \frac{-b – \sqrt{\Delta}}{2a}\)

Örnek

\(x^2 – 6x + 3 = 0\) denkleminin köklerini diskriminant yöntemiyle bulunuz.

\(\Delta = b^2 – 4ac = 36 – 4 \cdot 3 = 24\)

\(x_1 = \frac{6 + \sqrt{24}}{2 \cdot 1} = 3 + \sqrt{6}\)

\(x_2 = \frac{6 – \sqrt{24}}{2 \cdot 1} = 3 – \sqrt{6}\)

Örnek

\(x^2 + 4x – 3 = 0\) denkleminin köklerini bulunuz.

\(\Delta = b^2 – 4ac = 16 – 4 \cdot (-3) = 28\)

\(x_1 = \frac{-4 + \sqrt{28}}{2} = -2 + \sqrt{7}\)

\(x_2 = \frac{-4 – \sqrt{28}}{2} = -2 – \sqrt{7}\)

Not

\(ax^2 + bx + c = 0\) denkleminde:

\(\Delta = b^2 – 4ac > 0\) ise, denklemin birbirinden farklı iki gerçek kökü vardır.

Kökler:

\(x_1 = \frac{-b + \sqrt{\Delta}}{2a}\), \(x_2 = \frac{-b – \sqrt{\Delta}}{2a}\)

Örnek

\(2x^2 – 7x + m = 0\) denkleminin birbirinden farklı iki gerçek kökünün olması için \(m\)’nin alabileceği en büyük tam sayı değeri kaçtır?

\(\Delta > 0\) olmalıdır.

\(49 – 4 \cdot 2 \cdot m > 0\)

\(49 > 8m \Rightarrow \frac{49}{8} > m \Rightarrow m_{\text{max}} = 6\)

Not

\(ax^2 + bx + c = 0\) denkleminde:

Eğer \(\Delta = b^2 – 4ac = 0\) ise, denklemin birbirine eşit iki gerçek kökü vardır:

\(x_1 = x_2 = \frac{-b}{2a}\)

Uyarı

Denklemin çakışık iki kökü olması, çift katlı kök olması, tam kare belirtmesi, çözüm kümesinin tek elemanlı olması ve grafiğinin \(x\) eksenine teğet olması ifadeleri, hep \(\Delta = 0\) durumundan çözülür.

Örnek

\(x^2 + (a – 2)x + 9 = 0\) denkleminin birbirine eşit iki kökü olduğuna göre, \(a\)’nın alabileceği değerlerin çarpımı kaçtır?

\(\Delta = 0\) olmalıdır.

\((a – 2)^2 – 4 \cdot 1 \cdot 9 = 0\)

\(a^2 – 4a – 32 = 0\)

Buradan \(a = 8\) ve \(a = -4\) bulunur.

\(a\)’nın alabileceği değerlerin çarpımı: \(8 \cdot (-4) = -32\)

Not

\( ax^2 + bx + c = 0 \) denkleminde:

  • Eğer \(\Delta = b^2 – 4ac < 0\) ise:
    • Denklemin gerçek sayılar kümesinde kökü yoktur.
    • Çözüm kümesi boş kümedir.
Örnek

\( (a + 1)x^2 – 6x + 3 = 0 \) denkleminin gerçek kökü olmadığına göre, \( a \)’nın alabileceği en küçük tam sayı değeri kaçtır?

Çözüm

\( \Delta < 0 \) olmalıdır.

\( 36 – 4 \cdot (a + 1) \cdot 3 < 0 \)

\( 24 < 12a \)

\( 2 < a \implies a_{min} = 3 \)

Kökler ve Özellikleri

\( ax^2 + bx + c = 0 \) denkleminin kökleri \( x_1 \) ve \( x_2 \) olsun.

  • I. \( x_1 + x_2 = \frac{-b}{a} \) (Kökler toplamı)
  • II. \( x_1 \cdot x_2 = \frac{c}{a} \) (Kökler çarpımı)
  • III. \( \frac{1}{x_1} + \frac{1}{x_2} = \frac{-b}{c} \)
  • IV. \( |x_1 – x_2| = \frac{\sqrt{\Delta}}{|a|} \)
  • V. \( x_1^2 + x_2^2 = (x_1 + x_2)^2 – 2 \cdot x_1 \cdot x_2 \)
Örnek

\( x^2 – 4x + 2 = 0 \) denkleminin kökleri \( x_1 \) ve \( x_2 \)’dir.
Aşağıdaki ifadelerin değerlerini bulunuz:

  • a) \( x_1 + x_2 \)
  • b) \( x_1 \cdot x_2 \)
  • c) \( \frac{1}{x_1} + \frac{1}{x_2} \)
  • d) \( |x_1 – x_2| \)
  • e) \( x_1^2 + x_2^2 \)
Çözüm
a) \( x_1 + x_2 = \frac{-(-4)}{1} = 4 \)
b) \( x_1 \cdot x_2 = \frac{2}{1} = 2 \)
c) \( \frac{1}{x_1} + \frac{1}{x_2} = \frac{x_1 + x_2}{x_1 \cdot x_2} = \frac{4}{2} = 2 \)
d) \( |x_1 – x_2| = \frac{\sqrt{(-4)^2 – 4 \cdot 1 \cdot 2}}{1} = \frac{\sqrt{16 – 8}}{1} = \sqrt{8} = 2\sqrt{2} \)
e) \( x_1^2 + x_2^2 = (x_1 + x_2)^2 – 2 \cdot x_1 \cdot x_2 = 4^2 – 2 \cdot 2 = 16 – 4 = 12 \)
Örnek

\( 2x^2 + 6x – 3 = 0 \) denkleminin kökleri \( x_1 \) ve \( x_2 \)’dir.
Buna göre, \( (x_1 – 1) \cdot (x_2 – 1) \) ifadesinin değeri kaçtır?

Çözüm

\( x_1 + x_2 = \frac{-6}{2} = -3 \)
\( x_1 \cdot x_2 = \frac{-3}{2} \)

\( (x_1 – 1) \cdot (x_2 – 1) = x_1 \cdot x_2 – (x_1 + x_2) + 1 \)

\( = -\frac{3}{2} – (-3) + 1 = -\frac{3}{2} + 3 + 1 = \frac{5}{2} \)

Not

ax2 + bx + c = 0 denkleminin kökleri x1 ve x2 olsun.

Denklemin simetrik iki gerçek kökü varsa;

  • x1 + x2 = 0
  • x1 * x2 < 0 olmalıdır.
Örnek

(m – 1)x2 + (m – 2)x – 8m = 0 denkleminin simetrik iki kökü olduğuna göre, denklemin köklerini bulunuz.

Çözüm

x1 + x2 = 0 (simetrik kök)

\(\frac{(m – 2)}{(m – 1)} = 0 \) → m = 2

Denklem: x2 – 8 = 0

x2 – 16 = 0 → x = -4, x = 4 bulunur.

Not
İkinci dereceden iki denklemin yalnız birer kökleri ortaksı x2’li terim yok edilerek ortak kök bulunur.
Örnek

Denklemleri:

x2 – (m + 1)x + 8 = 0
x2 – (m – 2)x – 4 = 0

Denklemlerinin birer kökleri ortak olduğuna göre, m kaçtır?

Çözüm

Denklemleri alt alta yazalım:

x2 – (m + 1)x + 8 = 0
– 1/ x2 – (m – 2)x – 4 = 0

Ortak kökü bulmak için:

-mx – x + 8 + (m – 2)x + 4 = 0
Ortak kök x = 4’tür. Denklemlerden birine koyalım:
16 – 4m + 4 + 8 = 0

Sonuç: m = 5.

Kökleri Verilen İkinci Dereceden Denklemin Yazılması
Not: Kökleri \(x_1\) ve \(x_2\) olan ikinci dereceden denklem, \((x – x_1) \cdot (x – x_2) = 0\)’dır.
Bu denklem düzenlenirse, \(x^2 – (x_1 + x_2) \cdot x + x_1 \cdot x_2 = 0\) olur.
\(x_1 + x_2 = T\), \(x_1 \cdot x_2 = Ç\) olsun.
Denklem: \(x^2 – T \cdot x + Ç = 0\) olur.
Örnek

Kökleri \(x_1 = -6\) ve \(x_2 = 4\) olan ikinci dereceden denklem nedir?

Çözüm

Toplam ve çarpımı hesaplayalım:

\(x_1 + x_2 = -6 + 4 = -2\)
\(x_1 \cdot x_2 = -6 \cdot 4 = -24\)

Denklem:

\(x^2 – T \cdot x + Ç = 0 \implies x^2 + 2x – 24 = 0\)
Örnek

\(x^2 – 4x – 1 = 0\) denkleminin kökleri \(x_1\) ve \(x_2\)’dir.

Kökleri \(\frac{2}{x_1}\) ve \(\frac{2}{x_2}\) olan ikinci dereceden denklem nedir?

Çözüm

Verilen denklemden:

\(x_1 + x_2 = 4\)
\(x_1 \cdot x_2 = -1\)

Yeni köklerin toplamı ve çarpımı:

\(T = \frac{2}{x_1} + \frac{2}{x_2} = \frac{2}{x_1} + \frac{2}{x_2} = 2 \cdot \frac{x_1 + x_2}{x_1 \cdot x_2} = \frac{2 \cdot 4}{-1} = -8\)
\(Ç = \frac{2}{x_1} \cdot \frac{2}{x_2} = \frac{4}{x_1 \cdot x_2} = \frac{4}{-1} = -4\)

Yeni denklem:

\(x^2 + 8x – 4 = 0\)
Örnek

Gerçek kökleri \(x_1\) ve \(x_2\) arasında,

\((x_1 – x_2 + 6)^2 + (2x_1 + x_2 + 9)^2 = 0\)

bağıntısı olan ikinci dereceden denklem nedir?

Çözüm

Denklemi düzenleyelim:

\((x_1 – x_2 + 6)^2 = 0 \implies x_1 – x_2 = -6\)
\((2x_1 + x_2 + 9)^2 = 0 \implies 2x_1 + x_2 = -9\)

Bu iki bağıntıyı kullanarak:

\(x_1 – x_2 = -6\)
\(2x_1 + x_2 = -9\)
\(3x_1 = -15 \implies x_1 = -5, x_2 = 1\)

Denklem:

\(x^2 + 4x – 5 = 0\)
Sanal Sayı Birimi

\(x^2 + 1 = 0\) denkleminin çözümünü yaptığımızda:

\(x^2 = -1 \implies x = \sqrt{-1}\) veya \(x = -\sqrt{-1}\) elde edilir.

\(\sqrt{-1} \notin \mathbb{R}\) olduğundan çözüm kümesi \(\mathbb{R}\)’de boş kümedir.

\(\sqrt{-1} = i\) (\(i^2 = -1\)) olmak üzere, \(x^2 + 1 = 0\) denkleminin çözümü \(x = i\) veya \(x = -i\) elde edilir.

Yukarıdaki denklemi sağlayan \(i\) sayısına sanal (imajiner) sayı birimi denir.

Örnek 1

\(i^2 = -1\) olmak üzere, aşağıdaki ifadeleri sanal birim türünden ifade ediniz.

a) \(\sqrt{-4}\), b) \(\sqrt{-16}\), c) \(\sqrt{-25}\), d) \(\sqrt{-72}\), e) \(\sqrt{-18}\), f) \(\sqrt{-100}\)

Çözüm
a) \(\sqrt{-4} = \sqrt{-1} \cdot \sqrt{4} = 2i\) d) \(3\sqrt{2}i\)
b) \(4i\) e) \(6\sqrt{2}i\)
c) \(5i\) f) \(10i\)
Karmaşık Sayı

a ve b birer gerçek sayı ve \(i^2 = -1\) olmak üzere, \(z = a + bi\) biçimindeki sayılara karmaşık sayı denir.

\(z = a + bi\) karmaşık sayısında \(a\)’ya reel kısım denir ve \(\text{Re}(z) = a\) şeklinde gösterilir.

\(b\)’ye sanal (imajiner) kısım denir ve \(\text{Im}(z) = b\) şeklinde gösterilir.

Karmaşık sayılar kümesi \(C\) harfi ile gösterilir:

\(\mathbb{C} = \{z \mid z = a + bi, a, b \in \mathbb{R} \text{ ve } i = \sqrt{-1}\}\)

Örnek 2

\(z = (2x – 6) + 7i\), \(w = 8 – (9 – x)i\) karmaşık sayıları veriliyor.

\(\text{Re}(z) + \text{Im}(w) = 12\) olduğuna göre, \(x\) kaçtır?

Çözüm
\(\text{Re}(z) = 2x – 6\)
\(\text{Im}(w) = -(9 – x)\)

\(\text{Re}(z) + \text{Im}(w) = 12 \implies 2x – 6 – 9 + x = 12\)

\(x = 9\)

i Sanal Birimin Kuvvetleri

\(i^1 = i\)

\(i^2 = -1\)

\(i^3 = -i\)

\(i^4 = 1\)

\(i\)’nin kuvvetleri her 4 seferde bir tekrarlandığı için periyot 4’tür.

\(n \in \mathbb{Z}\) olmak üzere:

  • \(i^{4n} = 1\)
  • \(i^{4n+1} = i\)
  • \(i^{4n+2} = -1\)
  • \(i^{4n+3} = -i\)
Örnek
\(i^{29} = i^{4 \cdot 7 + 1} = i^1 = i\)
\(i^{147} = i^{4 \cdot 36 + 3} = i^3 = -i\)
\(i^{2024} = i^{4 \cdot 506} = i^0 = 1\)
Örnek

\(z = i^1 + i^2 + i^3 + i^4 + \ldots + i^{57} + i^{58}\)

Karmaşık sayısının eşiti nedir?

Çözüm

\(i\)’nin kuvvetleri ardışık olan her 4’lünün toplamı sıfırdır.

Dolayısıyla:

\(z = i^1 + i^2 + i^3 + i^4 + \ldots + i^{56} + i^{57} + i^{58}\)
\(z = 0 + i – 1\)
\(z = i – 1\)
Not

\((1 + i)^2 = 2i\) ve \((1 – i)^2 = -2i\)

Karmaşık Sayının Eşleniği

a ve b gerçek sayı olmak üzere, \(a + bi\) karmaşık sayısının eşleniği \(a – bi\) karmaşık sayısıdır.

z karmaşık sayısının eşleniği \(\overline{z}\) ile gösterilir:

\(z = a + bi\) ise \(\overline{z} = a – bi\)’dir.

Örnek

Aşağıdaki karmaşık sayıların eşleniklerini bulunuz.

a) \(z_1 = 8 + 15i\) d) \(z_4 = 20\)
b) \(z_2 = -12i – 12\) e) \(z_5 = \sqrt{3} – \sqrt{5} \cdot i\)
c) \(z_3 = -9i\) f) \(z_6 = \sqrt{8} \cdot \sqrt{2} + \sqrt{-8} \cdot \sqrt{-4} \cdot \sqrt{2} \cdot i\)
Çözüm
a) \(\overline{z_1} = 8 – 15i\) d) \(\overline{z_4} = 20\)
b) \(\overline{z_2} = -12 – 12i\) e) \(\overline{z_5} = \sqrt{3} + \sqrt{5} \cdot i\)
c) \(\overline{z_3} = 9i\) f) \(\overline{z_6} = 4 + 8i\)
Not

Karmaşık sayının eşleniğinin eşleniği kendisine eşittir:

\(\overline{\overline{z}} = z\)

İkinci dereceden denklemler konu anlatımı