Si la expresión cúbica [matemática] x ^ 3 + px + q [/ matemática] puede escribirse en la forma [matemática] (xa) ^ 2 (xb) [/ matemática], ¿cómo se puede encontrar una expresión que vincule p y q ?

Lo importante a tener en cuenta es que si un polinomio tiene una raíz repetida r, entonces (r, f (r)) es uno de los extremos de la función. Usando eso, [math] f ‘(a) = 0 \ rightarrow 3a ^ 2 + p = 0 [/ math].

Las leyes de Vieta nos dicen que [matemáticas] -q = a ^ 2b [/ matemáticas]. El resto es fácil: al igualar a ^ 2 tenemos [matemáticas] a ^ 2 = – \ frac {p} {3} = – \ frac {q} {b} [/ matemáticas], o [matemáticas] pb = 3q [/matemáticas].

Probablemente no queremos la b allí. Como 2a + b = 0, también de Vieta’s, y [math] a = \ pm \ sqrt {- \ frac {p} {3}} [/ math] como reordenamiento de una igualdad previa, tenemos [math] b = -2a = \ mp2 \ sqrt {- \ frac {p} {3}} [/ math]. Esto puede ser sustituido en [math] pb = 3q [/ math]. Para mantener las cosas buenas, eso se puede reorganizar en [matemáticas] -4p ^ 3 = 27q ^ 2 [/ matemáticas], o también [matemáticas] (- \ frac {p} {3}) ^ 3 = (\ frac {q } {2}) ^ 2 [/ matemáticas].

Si no sabe qué es Vieta, este es un buen problema para aprenderlo: simplemente expanda (xa) ^ 2 (xb) y combine los coeficientes de potencia de x.

[matemáticas] 2a + b = 0 [/ matemáticas], [matemáticas] a ^ 2 + 2ab = p [/ matemáticas] y [matemáticas] a ^ 2b = q. [/ matemáticas]

El primero da [matemáticas] b = -2a. [/ Matemáticas] Sustituyendo en los otros dos, [matemáticas] 3 [/ matemáticas] [matemáticas] a ^ 2 = p [/ matemáticas] y [matemáticas] 2a ^ 3 = q .[/matemáticas]

Cubriendo el primero y cuadrando el último nos permitirá deshacernos del a. Obtenemos [matemáticas] 27a ^ 6 = p ^ 3 [/ matemáticas] y [matemáticas] 4a ^ 6 = q ^ 2. [/ Matemáticas] Dividiendo, [matemáticas] \ dfrac {p ^ 3} {q ^ 2} = \ dfrac {27} {4}. [/ matemáticas]

Bueno, la suma de las raíces del cúbico es el negativo del coeficiente de [math] x ^ 2 [/ math], que es 0, y su producto es q. Eso debería darle suficiente información para expresar a en términos de b, o viceversa, y luego expresar p y q en términos de a (o b).