Relações de Girard

Aprenda as Relações de Girard uma excelente ferramenta para trabalhar com raízes polinomiais.

As Relações de Girard são igualdades que relacionam as raízes de uma equação algébrica.

As Relações de Girard podem ser expressadas para quaisquer equações algébricas. Porém, em geral, é usada nas equações de 3º e 4º graus e, em raros casos, de 5º grau.

Nas equações de 2° grau:

\(a x^{2}+b x+c=0\)

E, se \(r_{1}\) e \(r_{2}\) forem suas raízes, então:

\begin{aligned} r_{1}+r_{2} &=-\frac{b}{a} \\ r_{1} \cdot r_{2} &=\frac{c}{a} \end{aligned}

1ª relação: Soma das raizes.

$$ \mathbf{S}=\mathbf{r_{1}}+\mathbf{r_{2}}=\left(\frac{-\mathbf{b}+\sqrt{\Delta}}{2 \mathbf{a}}\right)+\left(\frac{-\mathbf{b}-\sqrt{\Delta}}{2 \mathbf{a}}\right)=$$

$$=\frac{(-\mathbf{b}+\sqrt{\Delta})+(-\mathbf{b}-\sqrt{\Delta})}{2 \mathbf{a}}= $$

$$=\frac{-\mathbf{b}+\sqrt{\Delta}-\mathbf{b}-\sqrt{\Delta}}{2 \mathbf{a}}=\frac{-2 \mathbf{b}}{2 \mathbf{a}}=-\frac{\mathbf{b}}{\mathbf{a}} $$

Portanto:
$$ \mathbf{S}=\mathbf{r_{1}}+\mathbf{r_{2}}=-\frac{\mathbf{b}}{\mathbf{a}} $$

2ª relaçāo: Produto das raizes.

\begin{aligned}
{S}=r_{1} \cdot r_{2} &=\left(\frac{-b+\sqrt{\Delta}}{2 a}\right) \cdot\left(\frac{-b-\sqrt{\Delta}}{2 a}\right)=\frac{(-b)^{2}-(\sqrt{\Delta})^{2}}{4 a^{2}}=\frac{b^{2}-\Delta}{4 a^{2}} \
&=\frac{b^{2}-\left(b^{2}-4 \cdot a \cdot c\right)}{4 a^{2}}=\frac{b^{2}-b^{2}+4 \cdot a \cdot c}{4 a^{2}}=\frac{4 a c}{4 a^{3}}=\frac{c}{a}
\end{aligned}

Portanto:
$$ P=r_{1} \cdot r_{2}=\frac{c}{a} $$

3ª relação: Diferença das raizes.

$$ D=r_{1} – r_{2} = \left(\frac{-b+\sqrt{\Delta}}{2 a}\right)-\left(\frac{-b-\sqrt{\Delta}}{2 a}\right)=\frac{(-b+\sqrt{\Delta})-(-b-\sqrt{\Delta})}{2 a}=\frac{-b+\sqrt{\Delta}+b+\sqrt{\Delta}}{2 a}=\frac{2 \sqrt{\Delta}}{2 a}=\frac{\sqrt{\Delta}}{a} $$

Portanto:
$$ D= r_{1} – r_{2} =\frac{\sqrt{\Delta}}{a} $$

Considere a equação polinomial de grau qualquer e coeficientes \(a, b, c, \ldots\)

\(a x^{n}+b x^{n-1}+c x^{n-2}+d x^{n-3}+e x^{n-4}+\ldots=0\)

  • As Relações de Girard são sempre dadas por frações, de modo que o denominador é igual a \(a\);
  • A primeira relação de Girard é sempre a soma de todas as raízes;
  • A segunda relação é igual à soma entre todos os possíveis produtos entre duas raízes;
  • Já a terceira, é a soma entre todos os possíveis produtos entre três raízes;
  • Tal processo segue o mesmo padrão, de modo que a última relação de Girard é igual ao produto de todas as raízes da equação;
  • As Relações de Girard trocam de sinal a cada expressão, onde a primeira sempre tem sinal negativo. Deste modo, a segunda tem sinal positivo, a terceira, negativo, e assim por diante;
  • A primeira relação de Girard começa com a segunda letra, isto é, bb; as próximas, seguem a ordem alfabética.

Relações de Girard de uma equação do \(3^{\circ}\) grau

Considere a equação:

$$ a x^{3}+b x^{2}+c x+d=0 $$

Com as raízes \(r_{1}, r_{2}\) e \(r_{3}\), entāo as Relaçōes de Girard sāo:

\begin{gathered} r_{1}+r_{2}+r_{3}=-\frac{b}{a} \\ r_{1} \cdot r_{2}+r_{1} \cdot r_{3}+r_{2} \cdot r_{3}=\frac{c}{a} \\ r_{1} \cdot r_{2} \cdot r_{3}=-\frac{d}{a} \end{gathered}

Relações de Girard de uma equação do \(4^{\circ}\) grau

Considere a equação:

$$ a x^{4}+b x^{3}+c x^{2}+d x+e=0 $$

Com as raízes \(r_{1}, r_{2}, r_{3}\) e \(r_{4}\), entāo as Relaçōes de Girard sāo:

\begin{gathered} r_{1}+r_{2}+r_{3}+r_{4}=-\frac{b}{a} \\ r_{1} \cdot r_{2}+r_{1} \cdot r_{3}+r_{1} \cdot r_{4}+r_{2} \cdot r_{3}+r_{2} \cdot r_{4}+r_{3} \cdot r_{4}=\frac{c}{a} \\ r_{1} \cdot r_{2} \cdot r_{3}+r_{1} \cdot r_{2} \cdot r_{4}+r_{1} \cdot r_{3} \cdot r_{4}+r_{2} \cdot r_{3} \cdot r_{4}=-\frac{d}{a} \\ r_{1} \cdot r_{2} \cdot r_{3} \cdot r_{4}=\frac{e}{a} \end{gathered}

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