¿Cuál es la solución de [matemáticas] x ^ {3} + 3x -4 = 0 [/ matemáticas]?

x ^ 3 + 3x – 4 = 0

factoriza x ^ 3 + 3x -4 usando la división polinómica:

x ^ 3 + 3x – 4

Paso 1: encuentra todos los factores del término constante, 4.

1, 2, 4

Pruebe cada factor anterior usando el Teorema restante

Sustituye 1 en x. Como el resultado es 0, x-1 es un factor

1 ^ 3 + 3 * 1 – 4 = 0

x-1

División polinómica:

dividir x ^ 3 + 3x – 4 por x-1

cuando tienes tienes x ^ 2 + x + 4

(x ^ 2 + x + 4) (x – 1)

x = 1

Usando la fórmula cuadrática: ax ^ 2 + bx + c = 0 para resolver

x ^ 2 + x + 4

a = 1, b = 1 c = 4

x = -b + sq rtb ^ 2 -4ac / 2a, -b -sq rt b ^ 2 – 4ac / 2a

x = -1 + sq rt 1-4 * 4/2, -1 – sq rt 1-4 * 4/2

simplificar

x = -1 + sq rt 15i / 2, -1 – sq rt 15i / 2

QED: x-1, x = -1 + sq rt 15i / 2, -1 – sq rt 15i / 2

Con poca observación, puede notar que la solución es [matemáticas] 1. [/ matemáticas]

Ahora, según el teorema fundamental del álgebra, una ecuación cúbica tiene raíces [matemáticas] 3 [/ matemáticas], es decir, soluciones [matemáticas] 3 [/ matemáticas]. Ahora, hemos encontrado que [matemáticas] 1 [/ matemáticas] es una solución . La tarea ahora es encontrar las otras soluciones complejas [matemáticas] 2 [/ matemáticas].

Si diferenciamos esta función [matemática] x ^ 3 + 3x-4 [/ matemática], obtendremos [matemática] 3x ^ 2 + 3 [/ matemática] que es una función cuadrática que siempre es positiva, podemos ver que verificar el discriminante que resultará negativo. Entonces, significa que la ecuación cúbica que se nos ha dado tiene solo una solución real, ya que cortará el eje [math] x [/ math] solo una vez en [math] x = 1. [/ Math]

Entonces, [matemáticas] x = 1 [/ matemáticas] es la única solución real.

Ahora, llegando a las soluciones complejas, utilizaremos la Teoría de las ecuaciones para resolver las raíces complejas.

Como los coeficientes son reales, las raíces deben tener la forma [math] a + ib [/ math] y [math] a-ib. [/ Math]

Ahora el coeficiente de [matemáticas] x ^ 2 [/ matemáticas] es [matemáticas] 0 [/ matemáticas], lo que implica que la suma de las raíces es [matemáticas] 0. [/ Matemáticas]

Ahora,

[matemáticas] 1 + a + ib + a-ib = 0 [/ matemáticas]

[matemáticas] 1 + 2a = 0 [/ matemáticas]

[matemáticas] a = -1 / 2 [/ matemáticas]

Entonces, la mitad de nuestro negocio está hecho, ya que hemos encontrado las partes reales. Ahora tenemos que encontrar las partes imaginarias.

Nuevamente, según la teoría de ecuaciones, obtenemos [matemáticas] 1 * (a + ib) * (a-ib) = 4 [/ matemáticas]

Implicando, [matemáticas] a ^ 2 + b ^ 2 = 4 [/ matemáticas]

Resolver para [matemáticas] b [/ matemáticas] da [matemáticas] b = (√15) / 2 [/ matemáticas]

Por lo tanto, las raíces son [matemáticas]: 1, (- 1/2) ± (i√15 / 2 [/ matemáticas])

Alternativamente,

En lugar de usar la Teoría de las ecuaciones, podrías haber factorizado [matemática] x-1 [/ matemática] y obtener una ecuación cuadrática y resolverla. Eso habría funcionado también.

Espero que esto haya ayudado!

AHA, puede ver claramente que la suma de los factores es nula (1 + 3 – 4 = 0), por lo que una solución obvia es 1

1 siendo una solución que podemos factorizar por x-1

x ^ 3 + 3x -4 = (x-1) (x ^ 2 + x + 4) (Puede verificar eso)

(x-1) (x ^ 2 + x + 4) = 0 es mucho más simple ¿verdad?

Desafortunadamente, la parte AHA no siempre es obvia, tenemos que encontrar una manera de resolver siempre una ecuación cúbica

Bueno, como siempre, alguien buscó el método Cardan (requisitos previos: conocimiento sobre números complejos)

Según el teorema de la raíz racional, si tiene una raíz racional, será una de 1,2,4, -4, -2, -1. Al probar todo esto, podemos ver que x = 1 es una solución. No estoy seguro de cómo poner la división larga polinómica aquí, pero usando la división larga polinómica podemos factorizar [matemática] x-1 [/ matemática]. Esto nos da:

[matemáticas] (x-1) (x ^ 2 + x + 4) = 0 [/ matemáticas]

Entonces podemos resolver [matemática] x ^ 2 + x + 4 = 0 [/ matemática] para obtener el resto de las soluciones, porque si [matemática] x ^ 2 + x + 4 [/ matemática] es 0, entonces [matemática ] (x + 1) (x ^ 2 + x + 4) [/ math] también es 0, que es lo que queremos. El discriminante de la cuadrática es [math] \ sqrt {1-16} = \ sqrt {-15} [/ math], lo que significa que el resto de las soluciones serán complejas:

[matemáticas] x = \ frac {-b \ pm \ sqrt {b ^ 2-4ac}} {2a} = \ frac {-1 \ pm \ sqrt {-15}} {2} [/ matemáticas]

Entonces las soluciones son:

[matemáticas] x = 1 [/ matemáticas]

[matemáticas] x = – \ frac {1} {2} + \ frac {\ sqrt {15}} {2} i [/ matemáticas]

[matemáticas] x = – \ frac {1} {2} – \ frac {\ sqrt {15}} {2} i [/ matemáticas]

[matemáticas] x ^ 3 + 3x – 4 = 0 [/ matemáticas]

[matemáticas] x ^ 2 (x – 1) + x ^ 2 + 3x – 4 = 0 [/ matemáticas]

[matemáticas] x ^ 2 (x – 1) + (x + 4) (x – 1) = 0 [/ matemáticas]

[matemáticas] (x ^ 2 + x + 4) (x – 1) = 0 [/ matemáticas]

[matemáticas] (x ^ 2 + x + \ frac {1} {4} + \ frac {15} {4}) (x – 1) = 0 [/ matemáticas]

[matemáticas] ((x + \ frac {1} {2}) ^ 2 + \ frac {15} {4}) (x – 1) = 0 [/ matemáticas]

[matemáticas] (x + \ frac {1} {2} – \ frac {i \ sqrt {15}} {2}) (x + \ frac {1} {2} + \ frac {i \ sqrt {15} } {2}) (x – 1) = 0 [/ matemáticas]

[matemáticas] (x + \ frac {1 – i \ sqrt {15}} {2}) (x + \ frac {1 + i \ sqrt {15}} {2}) (x – 1) = 0 [/ matemáticas]

[matemáticas] x = \ frac {-1 + i \ sqrt {15}} {2}, \ frac {-1 – i \ sqrt {15}} {2}, 1 [/ matemáticas]

Es evidente que en x = 1 se satisface la ecuación

Se conoce como método de desaparición …

X ^ 2 (x-1) + x (x-1) +4 (x-1) = 0

(X-1) (x ^ 2 + x + 4) = 0

Se puede concluir que x = 1 o x es imaginario (Sreedhar Acharya)

Bueno, puedes ver “por inspección” que x = 1 es una solución. Eso significa que (x-1) es un “factor” del polinomio dado. Luego divida ese polinomio por (x-1) para obtener un cuadrático, que se puede resolver utilizando la fórmula “cuadrática”.

f [x] = x ^ 3 + 3x -4

f [1] = 0, x = 1 es una raíz, entonces x-1 es un factor de f [x]

[x ^ 3 + 3x-4] / [x-1] = x ^ 2 + x + 4

x ^ 2 + x + 4 = 0 cuando x [1] = [-1/2] + i [sq rt 15] / 2, o x [2] = [-1/2] – i [sq rt 15] / 2

f [x] = 0 en x = {1, x1, x2}

Una solución es claramente x = 1.

Para encontrar otras soluciones, divida el lado izquierdo por (x-1).

(x-1) (x ^ 2 + x + 4) = 0

las otras dos soluciones son raíces de

x ^ 2 + x + 4 = 0

(x-1) (x² + x + 4) = 0

x = 0, x = (- 1 ± i√15) / 2 =