Question Number 41606 by psyche-ace last updated on 10/Aug/18
$$\mathrm{4}\boldsymbol{\mathrm{x}}^{\mathrm{4}} +\mathrm{16}\boldsymbol{\mathrm{x}}^{\mathrm{3}} +\mathrm{24}\boldsymbol{\mathrm{x}}^{\mathrm{2}} −\mathrm{9}\boldsymbol{\mathrm{x}}−\mathrm{1}=\mathrm{0} \\ $$$$\boldsymbol{\mathrm{using}}\:\boldsymbol{\mathrm{any}}\:\boldsymbol{\mathrm{method}}.\:\boldsymbol{\mathrm{find}}\:\:\boldsymbol{\mathrm{real}}\:\boldsymbol{\mathrm{value}}\:\boldsymbol{\mathrm{of}}\:\:\boldsymbol{\mathrm{x}}\:\:\boldsymbol{\mathrm{that}}\:\boldsymbol{\mathrm{satisfy}}\:\boldsymbol{\mathrm{the}}\:\boldsymbol{\mathrm{polynomial}} \\ $$
Answered by MJS last updated on 10/Aug/18
$${f}\left({x}\right)={x}^{\mathrm{4}} +\mathrm{4}{x}^{\mathrm{3}} +\mathrm{6}{x}^{\mathrm{2}} −\frac{\mathrm{9}}{\mathrm{4}}{x}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}=\mathrm{0} \\ $$$${f}'\left({x}\right)=\mathrm{4}{x}^{\mathrm{3}} +\mathrm{12}{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{12}{x}−\frac{\mathrm{9}}{\mathrm{4}} \\ $$$${x}^{\mathrm{3}} +\mathrm{3}{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{3}{x}−\frac{\mathrm{9}}{\mathrm{16}}=\mathrm{0} \\ $$$${x}={t}−\mathrm{1} \\ $$$${t}^{\mathrm{3}} −\frac{\mathrm{25}}{\mathrm{16}}=\mathrm{0}\:\Rightarrow\:{t}=\frac{\sqrt[{\mathrm{3}}]{\mathrm{100}}}{\mathrm{4}}\:\Rightarrow\:{x}=\frac{−\mathrm{4}+\sqrt[{\mathrm{3}}]{\mathrm{100}}}{\mathrm{4}} \\ $$$${f}'\left({x}\right)\:\mathrm{has}\:\mathrm{got}\:\mathrm{only}\:\mathrm{1}\:\mathrm{real}\:\mathrm{root}\:\Rightarrow\:{f}\left({x}\right)\:\mathrm{has}\:\mathrm{0}\:\mathrm{or}\:\mathrm{2}\:\mathrm{real}\:\mathrm{roots} \\ $$$${f}''\left({x}\right)=\mathrm{12}{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{24}{x}+\mathrm{12} \\ $$$${f}\left(\frac{−\mathrm{4}+\sqrt[{\mathrm{3}}]{\mathrm{100}}}{\mathrm{4}}\right)=\frac{\mathrm{5}}{\mathrm{64}}\left(\mathrm{64}−\mathrm{15}\sqrt[{\mathrm{3}}]{\mathrm{100}}\right)\approx−.\mathrm{44} \\ $$$${f}''\left(\frac{−\mathrm{4}+\sqrt[{\mathrm{3}}]{\mathrm{100}}}{\mathrm{4}}\right)=\frac{\mathrm{15}\sqrt[{\mathrm{3}}]{\mathrm{10}}}{\mathrm{2}}>\mathrm{0}\:\Rightarrow\:{f}\left({x}\right)\:\mathrm{has}\:\mathrm{2}\:\mathrm{real}\:\mathrm{roots} \\ $$$$ \\ $$$$\mathrm{let} \\ $$$${f}\left({x}\right)=\left({x}−{a}−\sqrt{{b}}\right)\left({x}−{a}+\sqrt{{b}}\right)\left({x}−{c}−\sqrt{{d}}\mathrm{i}\right)\left({x}−{c}+\sqrt{{d}}\mathrm{i}\right) \\ $$$$\Rightarrow \\ $$$${a}+{c}+\mathrm{2}=\mathrm{0} \\ $$$${a}^{\mathrm{2}} +\mathrm{4}{ac}−{b}+{c}^{\mathrm{2}} +{d}−\mathrm{6}=\mathrm{0} \\ $$$$\mathrm{8}{a}^{\mathrm{2}} {c}+\mathrm{8}{ac}^{\mathrm{2}} +\mathrm{8}{ad}−\mathrm{8}{bc}−\mathrm{9}=\mathrm{0} \\ $$$${a}^{\mathrm{2}} {c}^{\mathrm{2}} +{a}^{\mathrm{2}} {d}−{bc}^{\mathrm{2}} −{bd}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}=\mathrm{0} \\ $$$$ \\ $$$${a}=−{c}−\mathrm{2} \\ $$$$−{b}−\mathrm{2}{c}^{\mathrm{2}} −\mathrm{4}{c}+{d}−\mathrm{2}=\mathrm{0} \\ $$$$−\mathrm{8}{bc}+\mathrm{16}{c}^{\mathrm{2}} −\mathrm{8}{cd}+\mathrm{32}{c}−\mathrm{16}{d}−\mathrm{9}=\mathrm{0} \\ $$$$−{bc}^{\mathrm{2}} −{bd}+{c}^{\mathrm{4}} +\mathrm{4}{c}^{\mathrm{3}} +{c}^{\mathrm{2}} {d}+\mathrm{4}{c}^{\mathrm{2}} +\mathrm{4}{cd}+\mathrm{4}{d}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}=\mathrm{0} \\ $$$$ \\ $$$${a}=−{c}−\mathrm{2} \\ $$$${b}=−\mathrm{2}{c}^{\mathrm{2}} −\mathrm{4}{c}+{d}−\mathrm{2} \\ $$$$\mathrm{16}{c}^{\mathrm{3}} +\mathrm{48}{c}^{\mathrm{2}} −\mathrm{16}{cd}+\mathrm{48}{c}−\mathrm{16}{d}−\mathrm{9}=\mathrm{0} \\ $$$$\mathrm{3}{c}^{\mathrm{4}} +\mathrm{8}{c}^{\mathrm{3}} +\mathrm{2}{c}^{\mathrm{2}} {d}+\mathrm{6}{c}^{\mathrm{2}} +\mathrm{8}{cd}−{d}^{\mathrm{2}} +\mathrm{6}{d}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}=\mathrm{0} \\ $$$$ \\ $$$${a}=−{c}−\mathrm{2} \\ $$$${b}=−\mathrm{2}{c}^{\mathrm{2}} −\mathrm{4}{c}+{d}−\mathrm{2} \\ $$$${d}=\frac{\mathrm{16}{c}^{\mathrm{3}} +\mathrm{48}{c}^{\mathrm{2}} +\mathrm{48}{c}−\mathrm{9}}{\mathrm{16}\left({c}+\mathrm{1}\right)} \\ $$$$\mathrm{4}{c}^{\mathrm{4}} +\mathrm{16}{c}^{\mathrm{3}} +\mathrm{24}{c}^{\mathrm{2}} +\mathrm{16}{c}−\mathrm{1}−\frac{\mathrm{625}}{\mathrm{256}\left({c}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} }=\mathrm{0} \\ $$$$ \\ $$$${c}^{\mathrm{6}} +\mathrm{6}{c}^{\mathrm{5}} +\mathrm{15}{c}^{\mathrm{4}} +\mathrm{20}{c}^{\mathrm{3}} +\frac{\mathrm{55}}{\mathrm{4}}{c}^{\mathrm{2}} +\frac{\mathrm{7}}{\mathrm{2}}{c}−\frac{\mathrm{881}}{\mathrm{1024}}=\mathrm{0} \\ $$$${c}={t}−\mathrm{1} \\ $$$${t}^{\mathrm{6}} −\frac{\mathrm{5}}{\mathrm{4}}{t}^{\mathrm{2}} −\frac{\mathrm{625}}{\mathrm{1024}}=\mathrm{0} \\ $$$${t}=\sqrt{{z}} \\ $$$${z}^{\mathrm{3}} −\frac{\mathrm{5}}{\mathrm{4}}{z}−\frac{\mathrm{625}}{\mathrm{1024}}=\mathrm{0} \\ $$$${z}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{48}}\left(\sqrt[{\mathrm{3}}]{\mathrm{30}\left(\mathrm{1125}+\sqrt{\mathrm{282585}}\right.}+\sqrt[{\mathrm{3}}]{\mathrm{30}\left(\mathrm{1125}−\sqrt{\mathrm{282585}}\right.}\right)\approx \\ $$$$\approx\mathrm{1}.\mathrm{30994} \\ $$$${t}\approx\mathrm{1}.\mathrm{14453} \\ $$$${c}\approx.\mathrm{144525} \\ $$$${a}=−\mathrm{2}.\mathrm{14453} \\ $$$${b}=−\mathrm{2}.\mathrm{67513} \\ $$$${d}=−.\mathrm{055256} \\ $$$${a}\pm\sqrt{{b}}=−\mathrm{2}.\mathrm{14453}\pm\mathrm{1}.\mathrm{63558i} \\ $$$${c}+\sqrt{{d}}\mathrm{i}=−.\mathrm{0905405} \\ $$$${c}−\sqrt{{d}}\mathrm{i}=.\mathrm{379591} \\ $$
Commented by MJS last updated on 10/Aug/18
$$\mathrm{to}\:\mathrm{eliminate}\:\mathrm{the}\:{bx}^{{n}−\mathrm{1}} \:\mathrm{you}\:\mathrm{can}\:\mathrm{always}\:\mathrm{set} \\ $$$${x}={t}−\frac{{b}}{{n}}\:\mathrm{if}\:\mathrm{the}\:\mathrm{constant}\:\mathrm{factor}\:\mathrm{if}\:{ax}^{{n}} \:\mathrm{is}\:\mathrm{equal} \\ $$$$\mathrm{to}\:\mathrm{1}\:\left({a}=\mathrm{1}\right) \\ $$$$\mathrm{examples}: \\ $$$$\mathrm{3}{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{4}{x}−\mathrm{5}=\mathrm{0} \\ $$$${x}^{\mathrm{2}} +\frac{\mathrm{4}}{\mathrm{3}}{x}−\frac{\mathrm{5}}{\mathrm{3}}=\mathrm{0} \\ $$$${x}={t}−\frac{\mathrm{2}}{\mathrm{3}} \\ $$$$\left({t}−\frac{\mathrm{2}}{\mathrm{3}}\right)^{\mathrm{2}} +\frac{\mathrm{4}}{\mathrm{3}}\left({t}−\frac{\mathrm{2}}{\mathrm{3}}\right)−\frac{\mathrm{5}}{\mathrm{3}}=\mathrm{0} \\ $$$${t}^{\mathrm{2}} −\frac{\mathrm{19}}{\mathrm{9}}=\mathrm{0} \\ $$$$\left(\mathrm{which}\:\mathrm{in}\:\mathrm{this}\:\mathrm{case}\:\mathrm{is}\:\mathrm{the}\:\mathrm{same}\:\mathrm{as}\:\mathrm{the}\:\mathrm{usual}\right. \\ $$$$\mathrm{formula}\:{x}=−\frac{{p}}{\mathrm{2}}\pm\sqrt{\frac{{p}^{\mathrm{2}} }{\mathrm{4}}−{q}} \\ $$$$ \\ $$$$\mathrm{4}{x}^{\mathrm{3}} −\mathrm{5}{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{3}{x}−\mathrm{2}=\mathrm{0} \\ $$$${x}^{\mathrm{3}} −\frac{\mathrm{5}}{\mathrm{4}}{x}^{\mathrm{2}} +\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{4}}{x}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}=\mathrm{0} \\ $$$${x}={t}+\frac{\mathrm{5}}{\mathrm{12}} \\ $$$$\left({t}+\frac{\mathrm{5}}{\mathrm{12}}\right)^{\mathrm{3}} −\frac{\mathrm{5}}{\mathrm{4}}\left({t}+\frac{\mathrm{5}}{\mathrm{12}}\right)^{\mathrm{2}} +\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{4}}\left({t}+\frac{\mathrm{5}}{\mathrm{12}}\right)−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}=\mathrm{0} \\ $$$${t}^{\mathrm{3}} +\frac{\mathrm{11}}{\mathrm{48}}{t}−\frac{\mathrm{287}}{\mathrm{864}}=\mathrm{0} \\ $$$$\left(\mathrm{which}\:\mathrm{in}\:\mathrm{this}\:\mathrm{case}\:\mathrm{leads}\:\mathrm{to}\:\mathrm{Cardano}'\mathrm{s}\:\mathrm{formula}\right. \\ $$$$\mathrm{or}\:\mathrm{in}\:\mathrm{case}\:\mathrm{of}\:\mathrm{3}\:\mathrm{real}\:\mathrm{solutions}\:\mathrm{to}\:\mathrm{the}\:\mathrm{trigonometric} \\ $$$$\left.\mathrm{method}\right) \\ $$$$ \\ $$$$\mathrm{in}\:\mathrm{case}\:\mathrm{of}\:\mathrm{a}\:\mathrm{4}^{\mathrm{th}} −\mathrm{degree}\:\mathrm{polynome}\:\mathrm{with}\:\mathrm{2}\:\mathrm{real} \\ $$$$\mathrm{and}\:\mathrm{2}\:\mathrm{complex}\:\mathrm{roots}\:\mathrm{my}\:\mathrm{method}\:\mathrm{leads}\:\mathrm{to}\:\mathrm{a} \\ $$$$\mathrm{polynome}\:\mathrm{of}\:\mathrm{6}^{\mathrm{th}} \:\mathrm{degree}\:\mathrm{which}\:\mathrm{can}\:\mathrm{be}\:\mathrm{reduced} \\ $$$$\mathrm{to}\:\mathrm{one}\:\mathrm{of}\:\mathrm{3}^{\mathrm{rd}} \:\mathrm{degree}… \\ $$$$\mathrm{will}\:\mathrm{post}\:\mathrm{an}\:\mathrm{example}\:\mathrm{later} \\ $$
Commented by Tawa1 last updated on 10/Aug/18
$$\mathrm{Sir}\:\mathrm{how}\:\mathrm{can}\:\mathrm{we}\:\mathrm{know}\:\mathrm{that}\:\:\mathrm{x}\:=\:\mathrm{t}\:−\:\mathrm{1} \\ $$
Commented by Tawa1 last updated on 10/Aug/18
$$\mathrm{wow},\:\mathrm{please}\:\mathrm{send}\:\mathrm{it}\:\mathrm{sir}.\:\mathrm{God}\:\mathrm{bless}\:\mathrm{you}\:\mathrm{sir} \\ $$
Commented by Tawa1 last updated on 10/Aug/18
$$\mathrm{Am}\:\mathrm{still}\:\mathrm{expecting}\:\mathrm{the}\:\mathrm{other}\:\mathrm{method}\:\mathrm{and}\:\mathrm{examples}\:\mathrm{sir}.\:\mathrm{God}\:\mathrm{bless}\:\mathrm{you} \\ $$
Commented by Tawa1 last updated on 10/Aug/18
$$\mathrm{i}\:\mathrm{will}\:\mathrm{love}\:\mathrm{to}\:\mathrm{see}\:\mathrm{the}\:\mathrm{formulars}\:\mathrm{sir} \\ $$
Commented by Tawa1 last updated on 11/Aug/18
$$\mathrm{Sir}\:\mathrm{MJS}\:\mathrm{am}\:\mathrm{still}\:\mathrm{expecting}\:\mathrm{sir} \\ $$
Answered by tanmay.chaudhury50@gmail.com last updated on 10/Aug/18
$$\mathrm{4}{x}^{\mathrm{2}} \left({x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{4}{x}+\mathrm{4}\right)+\mathrm{8}{x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{9}{x}−\mathrm{1}=\mathrm{0} \\ $$$$\left\{\left(\mathrm{2}{x}\right)\left({x}+\mathrm{2}\right)\right\}^{\mathrm{2}} +\mathrm{9}{x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{6}{x}+\mathrm{1}−{x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{3}{x}−\mathrm{2}=\mathrm{0} \\ $$$$\left\{\left(\mathrm{2}{x}\right)\left({x}+\mathrm{2}\right)\right\}^{\mathrm{2}} +\left(\mathrm{3}{x}−\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} −\left({x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{3}{x}+\mathrm{2}\right)=\mathrm{0} \\ $$$$\left\{\left(\mathrm{2}{x}\right)\left({x}+\mathrm{2}\right)\right\}^{\mathrm{2}} +\left(\mathrm{3}{x}−\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} −\left\{{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{2}.{x}.\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{2}}+\frac{\mathrm{9}}{\mathrm{4}}+\mathrm{2}−\frac{\mathrm{9}}{\mathrm{4}}\right\}=\mathrm{0} \\ $$$$\left\{\left(\mathrm{2}{x}\right)\left({x}+\mathrm{2}\right)\right\}^{\mathrm{2}} +\left(\mathrm{3}{x}−\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} −\left\{\left({x}+\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{2}} −\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}\right\}=\mathrm{0} \\ $$$$\left[\left\{\left(\mathrm{2}{x}\right)\left({x}+\mathrm{2}\right)\right\}^{\mathrm{2}} +\left(\mathrm{3}{x}−\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} +\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}\right]−\left[\left({x}+\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{2}} \right]=\mathrm{0} \\ $$$${now}\:{i}\:{want}\:{to}\:{say}\:{some}\:{thing} \\ $$$${the}\:{value}\:{of}\: \\ $$$$\left[\left\{\left(\mathrm{2}{x}\right)\left({x}+\mathrm{2}\right)\right\}^{\mathrm{2}} +\left(\mathrm{3}{x}−\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} +\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}\right]\:{is}\:+{ve}\:{and}\:{say}\:{its} \\ $$$${value}\:{is}\:{p} \\ $$$${now}\:{the}\:{value}\:{of}\:\left[\left({x}+\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{2}} \right]\:{is}\:{also}\:{positve}\:{and} \\ $$$${say}\:{value}\:{is}\:{q} \\ $$$${now}\:{the}\:{eqn}\:{is}\:{p}−{q}=\mathrm{0} \\ $$$${that}\:{imply}\:{the}\:{value}\:{of}\:{p}\:{should}\:{be}\:{equal}\:{to}\:{q}\:{to} \\ $$$${make}\:{the}\:{equation}\:{true} \\ $$$${but}\:\left\{\left(\mathrm{2}{x}\right)\left({x}+\mathrm{2}\right)\right\}^{\mathrm{2}} >\left[\left({x}+\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{2}} \right] \\ $$$${so}\:{to}\:{me}\:{p}\:{can}\:{not}\:{be}\:{equal}\:{to}\:{q}\:{to}\:{make} \\ $$$${the}\:{equation}\:{true}.. \\ $$$${to}\:{me}\:{p}>>{q} \\ $$$${so}\:{i}\:{think}\:{this}\:{equation}\:{is}\:{not}\:{feasible}… \\ $$$$ \\ $$$$ \\ $$
Commented by Tawa1 last updated on 10/Aug/18
$$\mathrm{God}\:\mathrm{bless}\:\mathrm{you}\:\mathrm{sir} \\ $$