Question Number 90876 by john santu last updated on 26/Apr/20
$$\sqrt[{\mathrm{3}\:\:}]{\mathrm{2cos}\:\left(\frac{\pi}{\mathrm{9}}\right)}−\sqrt[{\mathrm{3}\:\:}]{\mathrm{2cos}\:\left(\frac{\mathrm{2}\pi}{\mathrm{9}}\right)}−\sqrt[{\mathrm{3}\:\:}]{\mathrm{2cos}\:\left(\frac{\mathrm{4}\pi}{\mathrm{9}}\right)}\:=\:? \\ $$
Commented by john santu last updated on 26/Apr/20
$${Ramanujan}\:{theorem} \\ $$$${let}\:\alpha,\:\beta\:,\gamma\:{be}\:{a}\:{roots}\: \\ $$$${x}^{\mathrm{3}} −{ax}^{\mathrm{2}} +{bx}−\mathrm{1}=\mathrm{0} \\ $$$${then}\:\sqrt[{\mathrm{3}\:}]{\alpha\:}\:+\:\sqrt[{\mathrm{3}\:}]{\beta}\:+\:\sqrt[{\mathrm{3}\:}]{\gamma}\:=\:\sqrt[{\mathrm{3}\:}]{{a}+\mathrm{6}+\mathrm{3}{t}} \\ $$$${with}\:{t}^{\mathrm{3}} −\mathrm{3}\left({a}+{b}+\mathrm{3}\right){t}−\left({ab}+\mathrm{6}\left({a}+{b}\right)+\mathrm{9}\right)=\mathrm{0} \\ $$$$\Rightarrow\:\sqrt[{\mathrm{3}\:}]{\alpha}+\sqrt[{\mathrm{3}\:}]{\beta}\:+\sqrt[{\mathrm{3}\:}]{\gamma}\:=\:\sqrt[{\mathrm{3}\:}]{{a}+\mathrm{6}+\mathrm{3}{t}}\:=\:\varphi \\ $$$$\sqrt[{\mathrm{3}\:}]{\alpha\beta}\:+\:\sqrt[{\mathrm{3}\:\:}]{\beta\gamma}\:+\:\sqrt[{\mathrm{3}\:\:}]{\alpha\gamma}\:=\:\sqrt[{\mathrm{3}\:}]{{b}+\mathrm{6}+\mathrm{3}{t}}\:=\:\theta \\ $$$$\left({t}+\mathrm{3}\right)^{\mathrm{3}} \:=\:\left(\varphi\theta\right)^{\mathrm{3}} \\ $$$${consider}\:{x}^{\mathrm{3}} −\mathrm{3}{x}−\mathrm{1}=\mathrm{0} \\ $$$${x}\:=\:{t}+\frac{\mathrm{1}}{{t}}\:\Rightarrow{t}^{\mathrm{9}} \:+\mathrm{1}\:=\:\mathrm{0} \\ $$$${t}^{\mathrm{9}} \:=\:−\mathrm{1}\:=\:{e}^{{i}\pi+\mathrm{2}\pi{ki}} \:=\:{e}^{{i}\pi\left(\mathrm{1}+\mathrm{2}{k}\right)} \:,{k}\in\mathbb{Z} \\ $$$${t}\:=\:{e}^{{i}\pi\left(\frac{\mathrm{1}+\mathrm{2}{k}}{\mathrm{9}}\right)} \:,\:{k}\:=\:\mathrm{0},\mathrm{1},\mathrm{2},…,\mathrm{8} \\ $$$${t}\:=\:{e}^{\frac{{i}\pi}{\mathrm{9}}} \:,\:{e}^{\frac{{i}\mathrm{5}\pi}{\mathrm{9}}} ,\:{e}^{\frac{{i}\mathrm{7}\pi}{\mathrm{9}}} \\ $$$${t}\:=\:{e}^{{i}\theta} \:=\:\mathrm{cos}\:\theta+{i}\mathrm{sin}\:\theta \\ $$$${x}^{\mathrm{3}} −\mathrm{3}{x}−\mathrm{1}\:=\:\mathrm{0}\:{roots}\: \\ $$$$\alpha\:=\:\mathrm{2cos}\:\left(\frac{\pi}{\mathrm{9}}\right) \\ $$$$\beta=\:−\mathrm{2cos}\:\left(\frac{\mathrm{2}\pi}{\mathrm{9}}\right) \\ $$$$\gamma\:=\:−\mathrm{2cos}\:\left(\frac{\mathrm{4}\pi}{\mathrm{9}}\right) \\ $$$$\therefore\:\sqrt[{\mathrm{3}\:}]{\mathrm{2cos}\:\left(\frac{\pi}{\mathrm{9}}\right)}−\sqrt[{\mathrm{3}\:}]{\mathrm{2cos}\:\left(\frac{\mathrm{2}\pi}{\mathrm{9}}\right)}\: \\ $$$$−\sqrt[{\mathrm{3}\:\:}]{\mathrm{2cos}\:\left(\frac{\mathrm{4}\pi}{\mathrm{9}}\right)}\:=\:\sqrt[{\mathrm{3}\:\:}]{\mathrm{6}−\mathrm{3}\sqrt[{\mathrm{3}\:\:}]{\mathrm{9}}}\: \\ $$$$ \\ $$
Commented by jagoll last updated on 26/Apr/20