¿Cuál es la suma de todas las raíces de la ecuación [matemáticas] x ^ 5 + 3x ^ 3 – 4x ^ 2 + 8x + 9 = 0 [/ matemáticas]?

Tal ecuación con un término principal de x ^ 5 tendrá 5 soluciones.

Hubiera sido bueno si la gráfica de y = x ^ 5 + 3x ^ 3 – 4x ^ 2 + 8x + 9 realmente cruzara el eje x 5 veces de la siguiente manera:

Las soluciones serían -1, 0, 1, 2 y 3, por lo que la suma habría sido 5.

Sin embargo, el gráfico solo cruza el eje x una vez en x = -0.7125, por lo que debe tener 4 soluciones complejas. (en realidad 2 pares de pares conjugados). Aquí está el gráfico:

Las 4 soluciones complejas en realidad son aproximadamente:

1.765 + 1.1531i, 1.765 – 1.1531i, -0.82 + 1.9953i y -0.82 – 1.9953i

y la suma de las cinco soluciones es cero .

Sin embargo, una forma mucho más inteligente es simplemente decir, supongamos que las soluciones son a, b, c, dye, entonces la ecuación habría sido:

y = (x – a) (x – b) (x – c) (x – d) (x – e)

Si multiplicáramos esto obtendríamos:

y = x ^ 5 – (a + b + c + d + e) ​​x ^ 4 + (algo) x ^ 3 + (algo) x ^ 2 + (algo) x – abcde

Si comparamos esto con la ecuación original y equiparamos los coeficientes que obtenemos:

y = x ^ 5 + 0x ^ 4 + 3x ^ 3 – 4x ^ 2 + 8x + 9

Luego vemos que a partir de los coeficientes de x ^ 4 vemos – (a + b + c + d + e) ​​= 0

Esto simplemente significa que la suma de las raíces es cero.

Incidentalmente equiparando los términos numéricos , obtenemos – abcde = 9, entonces el producto de las raíces es – 9

La suma es 0.

No es necesario encontrar las raíces para resolver esto. Si las raíces son [matemáticas] r_1, r_2, \ puntos, r_5 [/ matemáticas], entonces estos factores polinomiales son los siguientes:

[matemáticas] x ^ 5 + 3x ^ 3 – 4x ^ 2 + 8x + 9 = (x-r_1) (x-r_2) (x-r_3) (x-r_4) (x-r_5) [/ matemáticas]

Si uno multiplicara la forma factorizada, los dos primeros términos serían

[matemáticas] x ^ 5- (r_1 + r_2 + r_3 + r_4 + r_5) x ^ 4 + \ cdots [/ matemáticas]

Entonces el coeficiente de [matemáticas] x ^ 4 [/ matemáticas] es el opuesto de la suma de las raíces.

Dado un polinomio monico

[matemáticas] \ begin {align} \ displaystyle P (x) = x ^ n + a_ {n-1} x ^ {n-1} +… + a_1x + a_0 \ end {align} \ tag * {} [/ matemáticas]

donde los coeficientes [math] a_i [/ ​​math] son ​​números complejos arbitrarios, deje que [math] \ lambda_1, \ lambda_2,…, \ lambda_n [/ math] sean sus raíces complejas (contadas con multiplicidad).

Luego, según las fórmulas de Vieta,

[matemáticas] \ begin {align} \ displaystyle \ sum_ {i = 1} ^ {n} \ lambda_i = (- 1) ^ {n-1} a_ {n-1} \ end {align} \ tag * {} [/matemáticas]

En su caso, [matemática] n = 5 [/ matemática] y [matemática] a_4 = 0 [/ matemática], entonces la suma de las raíces es [matemática] 0 [/ matemática].

La suma es cero. Esto se debe a que en un polinomio de enésimo grado, la suma de sus raíces viene dada por ((-1) ^ (n-1)) * (coeficiente de (n-1) grado / coeficiente de enésimo grado) . Aquí n-1 es 4, entonces como coeficiente de n-1º grado es 0 la respuesta es 0

x ^ 5 + 3 * x ^ 3 – 4 * x ^ 2 + 8 * x + 9 = 0

x ^ 5 + 3 * x ^ 3 + 8 * x + 9 = 4 * x ^ 2

El coeficiente de x ^ 4 es el opuesto de la suma de las raíces que es cero aquí.

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