Question Number 139490 by EnterUsername last updated on 27/Apr/21
$$\mathrm{If}\:{w}\neq\mathrm{1}\:\mathrm{is}\:\mathrm{a}\:\mathrm{cube}\:\mathrm{root}\:\mathrm{of}\:\mathrm{unity},\:\mathrm{x}={a}+{b},\:\mathrm{y}={aw}+{bw}^{\mathrm{2}} \\ $$$$\mathrm{and}\:{z}={aw}^{\mathrm{2}} +{bw},\:\mathrm{then}\:\mathrm{x}^{\mathrm{3}} +\mathrm{y}^{\mathrm{3}} +{z}^{\mathrm{3}} =? \\ $$
Answered by Rasheed.Sindhi last updated on 27/Apr/21
$$\mathrm{x}^{\mathrm{3}} +\mathrm{y}^{\mathrm{3}} +{z}^{\mathrm{3}} =\left({a}+{b}\right)^{\mathrm{3}} +\left({aw}+{bw}^{\mathrm{2}} \right)^{\mathrm{3}} +\left({aw}^{\mathrm{2}} +{bw}\right)^{\mathrm{3}} \\ $$$$={a}^{\mathrm{3}} +{b}^{\mathrm{3}} +\mathrm{3}{ab}\left({a}+{b}\right) \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:+{a}^{\mathrm{3}} {w}^{\mathrm{3}} +{b}^{\mathrm{3}} \left({w}^{\mathrm{3}} \right)^{\mathrm{2}} +\mathrm{3}{abw}^{\mathrm{3}} \left({aw}+{bw}^{\mathrm{2}} \right) \\ $$$$\:\:+{a}^{\mathrm{3}} \left({w}^{\mathrm{3}} \right)^{\mathrm{2}} +{b}^{\mathrm{3}} {w}^{\mathrm{3}} +\mathrm{3}{abw}^{\mathrm{3}} \left({aw}^{\mathrm{2}} +{bw}\right) \\ $$$$={a}^{\mathrm{3}} +{b}^{\mathrm{3}} +\mathrm{3}{ab}\left({a}+{b}\right) \\ $$$$\:\:\:\:\:\:+{a}^{\mathrm{3}} \left(\mathrm{1}\right)+{b}^{\mathrm{3}} \left(\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} +\mathrm{3}{ab}\left(\mathrm{1}\right)\left({aw}+{bw}^{\mathrm{2}} \right) \\ $$$$\:\:\:\:\:+{a}^{\mathrm{3}} \left(\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} +{b}^{\mathrm{3}} \left(\mathrm{1}\right)+\mathrm{3}{ab}\left(\mathrm{1}\right)\left({aw}^{\mathrm{2}} +{bw}\right) \\ $$$$=\mathrm{3}{a}^{\mathrm{3}} +\mathrm{3}{b}^{\mathrm{3}} +\mathrm{3}{ab}\left({a}+{aw}+{aw}^{\mathrm{2}} +{b}+{bw}+{bw}^{\mathrm{2}} \right) \\ $$$$=\mathrm{3}{a}^{\mathrm{3}} +\mathrm{3}{b}^{\mathrm{3}} +\mathrm{3}{ab}\left\{{a}\left(\mathrm{1}+{w}+{w}^{\mathrm{2}} \right)+{b}\left(\mathrm{1}+{w}+{w}^{\mathrm{2}} \right)\right\} \\ $$$$=\mathrm{3}{a}^{\mathrm{3}} +\mathrm{3}{b}^{\mathrm{3}} +\mathrm{3}{ab}\left\{{a}\left(\mathrm{0}\right)+{b}\left(\mathrm{0}\right)\right\} \\ $$$$=\mathrm{3}\left({a}^{\mathrm{3}} +{b}^{\mathrm{3}} \right) \\ $$$$ \\ $$
Commented by EnterUsername last updated on 27/Apr/21
$${Thanks}\:{Sir} \\ $$
Answered by Ar Brandon last updated on 27/Apr/21
$$\mathrm{x}^{\mathrm{3}} +\mathrm{y}^{\mathrm{3}} +{z}^{\mathrm{3}} −\mathrm{3xy}{z}=\left(\mathrm{x}+\mathrm{y}+{z}\right)\left(\mathrm{x}+\mathrm{y}{w}+{zw}^{\mathrm{2}} \right)\left(\mathrm{x}+\mathrm{y}{w}^{\mathrm{2}} +{zw}\right) \\ $$$$\mathrm{x}^{\mathrm{3}} +\mathrm{y}^{\mathrm{3}} +{z}^{\mathrm{3}} −\mathrm{3}\left({a}+{b}\right)\left({aw}+{bw}^{\mathrm{2}} \right)\left({aw}^{\mathrm{2}} +{bw}\right)=\mathrm{0} \\ $$$$\mathrm{x}^{\mathrm{3}} +\mathrm{y}^{\mathrm{3}} +{z}^{\mathrm{3}} =\mathrm{3}\left({a}+{b}\right)\left({a}^{\mathrm{2}} {w}^{\mathrm{3}} +{b}^{\mathrm{2}} {w}^{\mathrm{3}} +{ab}\left({w}^{\mathrm{2}} +{w}^{\mathrm{4}} \right)\right. \\ $$$$\mathrm{x}^{\mathrm{3}} +\mathrm{y}^{\mathrm{3}} +{z}^{\mathrm{3}} =\mathrm{3}\left({a}+{b}\right)\left({a}^{\mathrm{2}} −{ab}+{b}^{\mathrm{2}} \right)=\mathrm{3}\left({a}^{\mathrm{3}} +{b}^{\mathrm{3}} \right) \\ $$
Commented by Ar Brandon last updated on 27/Apr/21
$$\mathrm{x}+\mathrm{y}+{z}={a}+{b}+\left({w}+{w}^{\mathrm{2}} \right){a}+\left({w}+{w}^{\mathrm{2}} \right){b} \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:={a}+{b}−{a}−{b}=\mathrm{0}\:\:\left({w}^{\mathrm{2}} +{w}=−\mathrm{1}\right),\:{w}^{\mathrm{4}} ={w} \\ $$