Med andragradsekvationer kan man göra mycket. Lite förenklat, eller på en närmast filosofisk nivå, kan man säga att uttryck av typen andragradsekvationer dels representerar ett algebraiskt samband mellan två variabler, men också ett geometriskt objekt.
T.ex. kan vi ta y=x^2-1. Å ena sida är det ett samband mellan x och y. För varje värde på x finns ett och endast ett värde på y som uppfyller ekvationen. Därmed är y en funktion av x. Omvänt är inte x en funktion av y. Dels finns det y-värden som inte kan paras med något x-värde så att ekvationen uppfylls, y=-2 t.ex. (x^2-1>=-1 för alla x). Dessutom finns det för andra värden på y (t.ex. y=3) två x-värden (2 respektive -2) som uppfyller ekvationen.
I det så kallade xy-planet kan vi pricka ut alla par (x,y) som uppfyller ekvationen. Vi får då en sammanhängande kurva som i vårt fall är en så kallad parabel, dvs ser ut lite som ett U.
Om man vill LÖSA en andagradsekvation, säg x^2-1=0, handlar det om att hitta x så att ekvationen är uppfylld. En annan och lika vanlig formulering är att hitta RÖTTER till polynomet x^2-1 eller att hitta nollställen till y=x^2-1.
Geometriskt handlar det då om att hitta de (eventuella) x-värden där vår kurva skär x-axeln. Precis då är nämligen y=0.
Algebraiskt kan man gå till väga på två sätt. Dels kan man FAKTORISERA sitt andragradspolynom. T.ex är x^2-1=(x-1)(x+1) vilket man ser direkt om man kan sin konjugatregel baklänges. Att x^2-1=0 är de givetvis ekvivalent med att (x-1)(x+1) =0. Till vänster står, kan man säga, två tal x-1 och x+1. Om produktien av dessa skall vara 0 måste minst ett av de två talen vara noll. Produkten av två nollskillda tal är nämligen alltid också skilld från 0. Alltså är våra lösningar (nollställen) x=1 (för då är x-1=0) respektive x=-1 (för då är x+1=0).
Å andra sidan kan man genomföra något som kallas kvadratkomplettering för att hitta nollställen till ett almänt andragradspolynom i en variabel x. Genmför man det på det allmäna polynomet x^2+px+q får vi en formel för nollställena till det polynomet, dvs för lösningarna till x^2+qx+q=0. Den lyder
x=-p/2+-sqrt(p^2/4-q)
där sqrt är (kvadrat)roten ur och +- betyder att vi får en lösning genom att ta plus och (möjligen) en annan genom att ta minus. En intressant observation är att om p^2<4q existerar inga lösningar till ekvationen (bland de reella talen, det finns fortfarande två komplexa lösningar). Detta inträffar för x^2+1=0 t.ex. Att det inte finns några (reella) lösningar till den ekvationen ser man direkt om man tittar på den geometriska representationen, kurvan skär nämligen aldrig x-axeln (något i kvadrat är alltid större än eller lika med noll så x^2+1 är större än eller lika med 1 och därmed aldrig =0).
Slutligen gäller att om (och endast om) x=a och x=b är två lösningar till x^2+px+q=0 så är x^2+px+q=(x-a)(x-b).
SOm kuriosa kan nämnas att det även för tredje- och fjärdegradsekvationer finns liknande formler (dvs innehållande ekvationens koefficienter, de fyra räknasätten och rotutdragningar) för nollställen. Dock bevisade Evariste Galois och Niels Henrik Abel (oberoende av varandra, båda runt 20 år gamla) i början av 1800-talet att någon sådan allmän formel inte existerar för ekvationer av grad fem eller högre. Galois bevis är, kan man säga, början till den moderna algebran.
HWC HitMe
Mannen, Myten, Matematikern