Cómo encontrar el número de enteros [matemática] k [/ matemática] para los cuales la ecuación [matemática] x ^ 3-27x + k = 0 [/ matemática] tiene al menos dos raíces enteras distintas

Sean [math] l, m [/ math] y [math] n [/ math] las raíces [math] 3 [/ math].

Por la regla de Vieta [matemáticas] l + m + n = 0 ……. (1); [/matemáticas]

Obviamente, si las raíces [matemáticas] 2 [/ matemáticas] son ​​números enteros, el tercero también será un número entero.

También [matemáticas] lm + mn + ln = -27 …………. (2) [/ matemáticas]

elevar al cuadrado [matemáticas] (1) [/ matemáticas] y expandir,

[matemáticas] l ^ 2 + m ^ 2 + n ^ 2 + 2 (lm + mn + ln) = 0 [/ matemáticas]

[matemáticas] \ implica l ^ 2 + m ^ 2 + n ^ 2 = 54 … (3) [/ matemáticas]

Sustituyendo [matemáticas] n = -lm [/ matemáticas] en [matemáticas] (3) [/ matemáticas]

[matemáticas] l ^ 2 + lm + m ^ 2-27 = 0 [/ matemáticas]

Considerando que es cuadrático en l

[matemáticas] l = \ dfrac {-m \ pm \ sqrt {m ^ 2–4 (m ^ 2–27)}} 2 = \ dfrac {-m \ pm \ sqrt {3 (36 – m ^ 2)} } 2 [/ matemáticas]

Observamos [math] | m | \ leq 6 [/ math] para una solución real.

Los valores posibles son [matemática] m = \ pm 3 [/ matemática] y [matemática] \ pm 6 [/ matemática]

Las raíces [matemáticas] 3 [/ matemáticas] son ​​[matemáticas] 3,3, -6 [/ matemáticas] o [matemáticas] -3, –3 [/ matemáticas] y [matemáticas] 6 [/ matemáticas].

[matemáticas] k = \ pm 3 * 3 * 6 = \ en caja {\ pm 54} [/ matemáticas]

El discriminante de un cúbico de la forma [matemática] x ^ 3 + px + q [/ matemática] es = [matemática] – 4 {p ^ 3} – 27 {q ^ 2} [/ matemática]. Para tener raíces racionales, el discriminante debe ser un cuadrado perfecto. Así que establece

[matemáticas] 2916 – {k ^ 2} = {m ^ 2} [/ matemáticas]

donde [math] m [/ math] es un número entero.

Pero esto solo requiere que escribamos 2916 como la suma de dos cuadrados y eso se puede hacer de solo 2 maneras: [matemáticas] 0 ^ 2 + 54 ^ 2 [/ matemáticas] y [matemáticas] 0 ^ 2 + (- 54) ^ 2 [/ matemáticas]. Entonces, los candidatos para [matemáticas] k [/ matemáticas] son ​​[matemáticas] 54 [/ matemáticas] y [matemáticas] -54 [/ matemáticas].

Solo necesitamos verificar que [matemáticas] x ^ 3–27x + 54 = 0 [/ matemáticas] y [matemáticas] x ^ 3–27x-54 = 0 [/ matemáticas] tienen raíces enteras con exactamente una raíz doble. El primero tiene raíces [matemáticas] 3, 3, -6 [/ matemáticas] y el segundo [matemáticas] -3, -3,6 [/ matemáticas].

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