Question Number 7076 by Tawakalitu. last updated on 09/Aug/16
Commented by Yozzii last updated on 09/Aug/16
$$\left(\mathrm{2}+\sqrt{\mathrm{5}}\right)^{\mathrm{1}/\mathrm{3}} =\left\{\sqrt{\mathrm{5}}\left(\mathrm{1}+\frac{\mathrm{2}}{\:\sqrt{\mathrm{5}}}\right)\right\}^{\mathrm{1}/\mathrm{3}} =\mathrm{5}^{\mathrm{1}/\mathrm{6}} \left(\mathrm{1}+{u}\right)^{\mathrm{1}/\mathrm{3}} \\ $$$${u}=\frac{\mathrm{2}}{\:\sqrt{\mathrm{5}}}<\mathrm{1}. \\ $$$${Also}\:\left(\mathrm{2}−\sqrt{\mathrm{5}}\right)^{\mathrm{1}/\mathrm{3}} =−\mathrm{5}^{\mathrm{1}/\mathrm{6}} \left(\mathrm{1}−{u}\right)^{\mathrm{1}/\mathrm{3}} . \\ $$$${By}\:{application}\:{of}\:{Maclaurin}'{s}\:{theorem}, \\ $$$$\left(\mathrm{1}+{u}\right)^{\mathrm{1}/\mathrm{3}} =\mathrm{1}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}{u}+\frac{\left(\mathrm{1}/\mathrm{3}\right)\left(\mathrm{1}/\mathrm{3}−\mathrm{1}\right)}{\mathrm{2}!}{u}^{\mathrm{2}} +\frac{\left(\mathrm{1}/\mathrm{3}\right)\left(\mathrm{1}/\mathrm{3}−\mathrm{1}\right)\left(\mathrm{1}/\mathrm{3}−\mathrm{2}\right)}{\mathrm{3}!}{u}^{\mathrm{3}} +\frac{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}−\mathrm{1}\right)\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}−\mathrm{2}\right)\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}−\mathrm{3}\right)}{\mathrm{4}!}{u}^{\mathrm{4}} +… \\ $$$$\left(\mathrm{1}−{u}\right)^{\mathrm{1}/\mathrm{3}} =\mathrm{1}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}{u}+\frac{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}−\mathrm{1}\right)}{\mathrm{2}!}{u}^{\mathrm{2}} −\frac{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}−\mathrm{1}\right)\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}−\mathrm{2}\right)}{\mathrm{3}!}{u}^{\mathrm{3}} +\frac{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}−\mathrm{1}\right)\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}−\mathrm{2}\right)\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}−\mathrm{3}\right)}{\mathrm{4}!}{u}^{\mathrm{4}} +… \\ $$$${k}=\mathrm{5}^{\mathrm{1}/\mathrm{6}} \left[\left(\mathrm{1}+{u}\right)^{\mathrm{1}/\mathrm{3}} −\left(\mathrm{1}−{u}\right)^{\mathrm{1}/\mathrm{3}} \right]=\mathrm{5}^{\mathrm{1}/\mathrm{6}} \left[\frac{\mathrm{2}}{\mathrm{3}}{u}+\frac{\mathrm{2}}{\mathrm{3}!}\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\right)\left(\frac{\mathrm{2}}{\mathrm{3}}\right)\left(\frac{\mathrm{5}}{\mathrm{3}}\right){u}^{\mathrm{3}} +\frac{\mathrm{2}}{\mathrm{5}!}\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\right)\left(\frac{\mathrm{2}}{\mathrm{3}}\right)\left(\frac{\mathrm{5}}{\mathrm{3}}\right)\left(\frac{\mathrm{8}}{\mathrm{3}}\right)\left(\frac{\mathrm{11}}{\mathrm{3}}\right){u}^{\mathrm{5}} +…\right] \\ $$$${k}=\frac{\mathrm{2}}{\mathrm{3}}\mathrm{5}^{\mathrm{1}/\mathrm{6}} \left\{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{1}!\mathrm{3}^{\mathrm{0}} }{u}+\frac{\mathrm{1}×\mathrm{2}×\mathrm{5}}{\mathrm{3}!\mathrm{3}^{\mathrm{2}} }{u}^{\mathrm{3}} +\frac{\mathrm{1}×\mathrm{2}×\mathrm{5}×\mathrm{8}×\mathrm{11}}{\mathrm{5}!\mathrm{3}^{\mathrm{4}} }{u}^{\mathrm{5}} +…\right\} \\ $$$${k}=\frac{\mathrm{2}}{\mathrm{3}}\mathrm{5}^{\mathrm{1}/\mathrm{6}} \underset{{r}=\mathrm{0}} {\overset{\infty} {\sum}}\frac{\left(\mathrm{3}{r}+\mathrm{1}\right)!!!}{\mathrm{3}^{{r}} \left(\mathrm{2}{r}+\mathrm{1}\right)!}{u}^{\mathrm{2}{r}+\mathrm{1}} \\ $$$$\left({continue}\right) \\ $$
Commented by Tawakalitu. last updated on 09/Aug/16
$${Thanks}\:{so}\:{much}\:{sir} \\ $$
Answered by prakash jain last updated on 10/Aug/16
$$\mathrm{brute}\:\mathrm{force}\:\mathrm{method}\:\mathrm{put}\:{a}=\mathrm{1}\:\mathrm{and} \\ $$$$\mathrm{show}\:\mathrm{equality} \\ $$$$\left(\mathrm{2}+\sqrt{\mathrm{5}}\right)^{\mathrm{1}/\mathrm{3}} ={x} \\ $$$$\left(\mathrm{2}−\sqrt{\mathrm{5}}\right)^{\mathrm{1}/\mathrm{3}} =\frac{−\mathrm{1}}{{x}} \\ $$$${x}−\frac{\mathrm{1}}{{x}}={a}\:{to}\:{prove}\:{a}=\mathrm{1} \\ $$$$\frac{{x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}}{{x}}=\frac{{x}^{\mathrm{6}} −\mathrm{1}+\mathrm{3}{x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{3}{x}^{\mathrm{4}} }{{x}^{\mathrm{3}} }={a}^{\mathrm{3}} \\ $$$${x}^{\mathrm{6}} −\mathrm{1}+\mathrm{3}{x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{3}{x}^{\mathrm{4}} ={a}^{\mathrm{3}} {x}^{\mathrm{3}} \\ $$$$\frac{{a}^{\mathrm{3}} {x}^{\mathrm{3}} +\mathrm{1}−{x}^{\mathrm{6}} }{\mathrm{3}{x}^{\mathrm{2}} }=\left(\mathrm{1}−{x}^{\mathrm{2}} \right)\:\:\:\:\left({A}\right) \\ $$$$\frac{\left({a}^{\mathrm{3}} {x}^{\mathrm{3}} +\mathrm{1}−{x}^{\mathrm{6}} \right)^{\mathrm{3}} }{\mathrm{3}^{\mathrm{3}} {x}^{\mathrm{6}} }=\mathrm{1}−{x}^{\mathrm{6}} −\mathrm{3}{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{3}{x}^{\mathrm{4}} =\mathrm{1}−{x}^{\mathrm{6}} −\mathrm{3}{x}^{\mathrm{2}} \left(\mathrm{1}−{x}^{\mathrm{2}} \right) \\ $$$$\frac{\left({a}^{\mathrm{3}} {x}^{\mathrm{3}} +\mathrm{1}−{x}^{\mathrm{6}} \right)^{\mathrm{3}} }{\mathrm{3}^{\mathrm{3}} {x}^{\mathrm{6}} }=\mathrm{1}−{x}^{\mathrm{6}} −\left({a}^{\mathrm{3}} {x}^{\mathrm{3}} +\mathrm{1}−{x}^{\mathrm{6}} \right) \\ $$$$\mathrm{Now}\:\mathrm{we}\:\mathrm{have}\:\mathrm{all}\:{x}\:\mathrm{in}\:\mathrm{power}\:\mathrm{of}\:\mathrm{3}. \\ $$$$\mathrm{so}\:\mathrm{we}\:\mathrm{put}\:{x}=\left(\mathrm{2}+\sqrt{\mathrm{5}}\right)^{\mathrm{1}/\mathrm{3}} \:\mathrm{and}\:\mathrm{put}\:{a}=\mathrm{1}\:\mathrm{and}\:\mathrm{see} \\ $$$$\mathrm{if}\:\mathrm{LHS}=\mathrm{RHS} \\ $$$${a}^{\mathrm{3}} {x}^{\mathrm{3}} +\mathrm{1}−{x}^{\mathrm{6}} = \\ $$$$\mathrm{3}+\sqrt{\mathrm{5}}−\left(\mathrm{2}+\sqrt{\mathrm{5}}\right)^{\mathrm{2}} =\mathrm{3}+\sqrt{\mathrm{5}}−\mathrm{4}−\mathrm{5}−\mathrm{4}\sqrt{\mathrm{5}}=−\mathrm{6}−\mathrm{3}\sqrt{\mathrm{5}} \\ $$$$=−\mathrm{3}\left(\mathrm{2}+\sqrt{\mathrm{5}}\right) \\ $$$$\mathrm{LHS}= \\ $$$$\frac{\left({a}^{\mathrm{3}} {x}^{\mathrm{3}} +\mathrm{1}−{x}^{\mathrm{6}} \right)^{\mathrm{3}} }{\mathrm{3}{x}^{\mathrm{6}} }= \\ $$$$\frac{−\mathrm{3}^{\mathrm{3}} \left(\mathrm{2}+\sqrt{\mathrm{5}}\right)^{\mathrm{3}} }{\mathrm{3}^{\mathrm{3}} \left(\mathrm{2}+\sqrt{\mathrm{5}}\right)^{\mathrm{2}} }=−\left(\mathrm{2}+\sqrt{\mathrm{5}}\right) \\ $$$$\mathrm{RHS}= \\ $$$$\mathrm{1}−{x}^{\mathrm{6}} −\left({a}^{\mathrm{3}} {x}^{\mathrm{3}} +\mathrm{1}−{x}^{\mathrm{6}} \right) \\ $$$$=\mathrm{1}−\left(\mathrm{2}+\sqrt{\mathrm{5}}\right)^{\mathrm{2}} +\mathrm{6}+\mathrm{3}\sqrt{\mathrm{5}} \\ $$$$=\mathrm{1}−\left(\mathrm{4}+\mathrm{5}+\mathrm{4}\sqrt{\mathrm{5}}\right)+\mathrm{6}+\mathrm{3}\sqrt{\mathrm{5}}=−\mathrm{2}−\sqrt{\mathrm{5}} \\ $$$$ \\ $$$$\mathrm{LHS}=\mathrm{RHS} \\ $$
Commented by Tawakalitu. last updated on 09/Aug/16
$${Wow}\:..\:{thanks}\:{sir} \\ $$