Cómo resolver este problema cuántico

La otra respuesta probablemente esté bien; Solo voy a hacerlo aquí para comprobarlo.

Queremos un polinomio de cuarto grado, por lo que tendrá cuatro ceros y un factor de escala, para que podamos escribirlo como

[matemáticas] f (x) = a (x – x_1) (x-x_2) (x-x_3) (x-x_4) [/ matemáticas]

Las raíces, los factores y los residuos cero son solo diferentes formas de decirnos los factores. Del enunciado del problema podemos completar

[matemáticas] f (x) = a (x – 3) (x + 5) (x + 3) (x-x_4) [/ matemáticas]

Así que nos quedan dos incógnitas, [matemáticas] a [/ matemáticas] y [matemáticas] x_4. [/ Matemáticas] Obtenemos una ecuación de [matemáticas] f (0): [/ matemáticas]

[matemáticas] f (0) = -45 = a (-3) (5) (3) (- x_4) = 45ax_4 [/ matemáticas]

[matemáticas] ax_4 = -1 [/ matemáticas]

El otro hecho que tenemos es que la derivada es cero en [math] x = -5. [/ Math]

Es una pena tomar la derivada del gran producto; multipliquémoslo un poco. Aprovecharemos que solo estamos interesados ​​en [matemáticas] f ‘(- 5). [/ Matemáticas] EDITAR: Un comentario señala una forma más inteligente, gracias. Aquí está:

[matemáticas] f (x) = a (x – 3) (x + 3) (x-x_4) (x + 5) = h (x) (x + 5) [/ matemáticas]

[matemáticas] f ‘(x) = h (x) (1) + (x + 5) h’ (x) [/ matemáticas]

[matemáticas] f ‘(- 5) = h (-5) + (-5 + 5) h’ (- 5) = h (-5) [/ matemáticas]

[matemáticas] 0 = f ‘(- 5) = a (-5 – 3) (- 5 +3) (-5 -x_4) = -a (-8) (- 2) (5 + x_4) [/ matemáticas ]

[matemáticas] 0 = -16a (5 + x_4) [/ matemáticas]

[matemáticas] a [/ matemáticas] no puede ser cero, así

[matemáticas] x_4 = -5 [/ matemáticas]

[matemáticas] a = \ dfrac {1} {5} [/ matemáticas]

[matemáticas] f (x) = \ frac 1 5 (x ^ 2 – 9) (x + 5) ^ 2 [/ matemáticas]

Voy a presionar enviar y pensar en el cheque.

Verifique: Claramente [matemáticas] f (-3) = f (3) = f (-5) = 0. [/ Matemáticas]

[matemáticas] f ‘(x) = \ frac 1 5 [(x ^ 2 -9) 2 (x + 5) + (x + 5) ^ 2 (2x)] [/ matemáticas]

Claramente [matemáticas] f ‘(- 5) = 0. \ quad \ marca de verificación. [/ Matemáticas]

Esto no está de acuerdo con la otra respuesta.

De los primeros tres puntos, podemos concluir que el polinomio es:

[matemáticas] y = (x-3) (x + 3) (x + 5) f (x) [/ matemáticas]

donde f (x) todavía no está determinado, pero sabemos que es lineal, porque la ecuación final es cuártica.

Necesitamos el cuarto punto:

[matemáticas] -45 = -3 \ veces 3 \ veces 5 \ veces f (0) [/ matemáticas]

[matemáticas] f (0) = 1 [/ matemáticas]

Eso significa que si [matemática] f (x) = ax + b [/ matemática], entonces [matemática] b = 1 [/ matemática].

Entonces

[matemáticas] y = (x ^ 3 + 5x ^ 2-9x-45) (hacha + 1) [/ matemáticas]

[matemáticas] y = hacha ^ 4 + (5a + 1) x ^ 3 + (- 9a + 5) x ^ 2 + (- 45a-9) x-45 [/ matemáticas]

Necesitamos información del segundo punto: el punto de inflexión.

Esto significa:

[matemáticas] y ‘= 0 [/ matemáticas]

[matemáticas] 4a (-5) ^ 3 + 3 (5a + 1) (- 5) ^ 2-2 (-9a + 5) (- 5) -9-45a = 0 [/ matemáticas]

[matemática] -500a + 75 (5a + 1) +10 (-9a + 5) -9-45a = 0 [/ matemática]

[matemáticas] -545a + 375a + 75-90a + 50-9 = 0 [/ matemáticas]

[matemáticas] -260a + 111 = 0 [/ matemáticas]

[matemáticas] a = – \ frac {111} {260} [/ matemáticas]

[matemática] y = (x-3) (x + 3) (x + 5) (- \ frac {111x} {260} +1) [/ matemática]