Question Number 121585 by Algoritm last updated on 09/Nov/20
Commented by Algoritm last updated on 09/Nov/20
$$\boldsymbol{\mathrm{answer}}:\:\boldsymbol{\mathrm{x}}=\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{2}}−\mathrm{3} \\ $$
Commented by MJS_new last updated on 09/Nov/20
$${x}={r}\mathrm{e}^{\mathrm{i}\theta} \\ $$$$\mathrm{if}\:\mathrm{we}\:\mathrm{stay}\:\mathrm{strictly}\:\mathrm{real}\:{x}\in\mathbb{R}\:\Rightarrow\:\theta=\mathrm{0}\vee\theta=\pi \\ $$$$\mathrm{usually}\:\mathrm{we}\:\mathrm{define}\:{x}\in\mathbb{R}:\:{x}^{\mathrm{1}/\mathrm{3}} =\mid{x}\mid^{\mathrm{1}/\mathrm{3}} \mathrm{sign}\:\left({x}\right) \\ $$$$\mathrm{but}\:\mathrm{if}\:\mathrm{we}'\mathrm{re}\:\mathrm{in}\:\mathbb{C}\:\mathrm{we}\:\mathrm{use}\:\mathrm{the}\:\mathrm{root} \\ $$$${x}^{\mathrm{1}/\mathrm{3}} ={r}^{\mathrm{1}/\mathrm{3}} \mathrm{e}^{\mathrm{i}\frac{\theta}{\mathrm{3}}} \:\mathrm{which}\:\mathrm{is}\:\notin\mathbb{R}\:\mathrm{for}\:{x}\in\mathbb{R}^{−} \\ $$$$\mathrm{so}\:\mathrm{we}\:\mathrm{have}\:\mathrm{to}\:\mathrm{decide}.\:\mathrm{if}\:\mathrm{we}\:\mathrm{use}\:\mathrm{the}\:\mathrm{1}^{\mathrm{st}} \:\mathrm{definition} \\ $$$$\left(\mathrm{strictly}\:\mathrm{real}\right)\:\mathrm{we}\:\mathrm{get} \\ $$$$\left({x}^{\mathrm{3}} +\mathrm{7}{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{16}{x}+\mathrm{5}\right)^{\mathrm{3}} =\left(−\mathrm{3}{x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{7}{x}+\mathrm{5}\right)\left(\mathrm{1}−\mathrm{2}{x}\right)^{\mathrm{3}} \\ $$$${x}^{\mathrm{9}} +\mathrm{21}{x}^{\mathrm{8}} +\mathrm{195}{x}^{\mathrm{7}} +\mathrm{1030}{x}^{\mathrm{6}} +\mathrm{3306}{x}^{\mathrm{5}} +\mathrm{6571}{x}^{\mathrm{4}} +\mathrm{7637}{x}^{\mathrm{3}} +\mathrm{4266}{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1237}{x}+\mathrm{120}=\mathrm{0} \\ $$$$\left({x}+\mathrm{3}\right)\left({x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{6}{x}+\mathrm{1}\right)\left({x}^{\mathrm{6}} +\mathrm{12}{x}^{\mathrm{5}} +\mathrm{68}{x}^{\mathrm{4}} +\mathrm{187}{x}^{\mathrm{3}} +\mathrm{295}{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{159}{x}+\mathrm{40}\right)=\mathrm{0} \\ $$$${x}_{\mathrm{1}} =−\mathrm{3}−\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{2}} \\ $$$${x}_{\mathrm{2}} =−\mathrm{3} \\ $$$${x}_{\mathrm{3}} =−\mathrm{3}+\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{2}} \\ $$$$\mathrm{if}\:\mathrm{we}\:\mathrm{use}\:\mathrm{the}\:\mathrm{2}^{\mathrm{nd}} \:\mathrm{definition}\:\mathrm{we}\:\mathrm{get} \\ $$$${x}_{\mathrm{1}} =−\mathrm{3}+\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{2}} \\ $$$${x}_{\mathrm{2},\:\mathrm{3}} \approx−\mathrm{3}.\mathrm{99799}\pm\mathrm{3}.\mathrm{26066i} \\ $$
Commented by Dwaipayan Shikari last updated on 09/Nov/20
$${Sir},\:{how}\:{did}\:{you}\:{factorize}\:{it}? \\ $$
Commented by MJS_new last updated on 09/Nov/20
$$−\mathrm{3}\:\mathrm{was}\:\mathrm{easy}\:\mathrm{to}\:\mathrm{find}\:\left(\mathrm{try}\:\mathrm{factors}\:\mathrm{of}\:\mathrm{the}\right. \\ $$$$\left.\mathrm{constant}\right).\:\mathrm{the}\:\mathrm{rest}\:\mathrm{usually}\:\mathrm{depends}\:\mathrm{on}\:\mathrm{good} \\ $$$$\mathrm{luck}.\:\mathrm{you}\:\mathrm{can}\:\mathrm{approximate}\:\mathrm{the}\:\mathrm{real}\:\mathrm{solutions} \\ $$$$\mathrm{and}\:\mathrm{try}\:\mathrm{to}\:\mathrm{see}\:\mathrm{if}\:\mathrm{they}\:“\mathrm{are}\:\mathrm{something}''\:\mathrm{or} \\ $$$$\mathrm{you}\:\mathrm{must}\:\mathrm{use}\:\mathrm{software} \\ $$$$\mathrm{in}\:\mathrm{this}\:\mathrm{case}\:−\mathrm{3}+\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{2}}\:\mathrm{was}\:\mathrm{given},\:\mathrm{so}\:\mathrm{I}\:\mathrm{tried} \\ $$$$\mathrm{it}\:\mathrm{and}\:\mathrm{then}\:\mathrm{very}\:\mathrm{often}\:\mathrm{the}\:\mathrm{conjugate}\:\mathrm{is}\:\mathrm{also} \\ $$$$\mathrm{a}\:\mathrm{solution} \\ $$$$\mathrm{for}\:\mathrm{solutions}\:\mathrm{that}\:\mathrm{cannot}\:\mathrm{be}\:\mathrm{written}\:\mathrm{as}\: \\ $$$${a}\pm\sqrt{{b}}\:\mathrm{you}\:\mathrm{have}\:\mathrm{to}\:\mathrm{use}\:\mathrm{software}.\:\mathrm{or}\:\mathrm{spend}\:\mathrm{lots} \\ $$$$\mathrm{of}\:\mathrm{time}… \\ $$
Commented by Dwaipayan Shikari last updated on 09/Nov/20
$${Suppose}\:{a}\:{given}\:{x}^{\mathrm{5}} −{x}^{\mathrm{3}} +{x}−\mathrm{2}=\mathrm{0}\: \\ $$$${And}\:{we}\:{are}\:{asked}\:{to}\:{factorize}\:{it}\:,\:{then}\:{which}\:{method}\:{we}\:{should} \\ $$$${apply}\:{sir}? \\ $$
Commented by MJS_new last updated on 09/Nov/20
$$\mathrm{first},\:\mathrm{try}\:\pm\mathrm{2},\:\pm\mathrm{1}\:\Rightarrow\:\mathrm{no}\:\mathrm{solution} \\ $$$$\mathrm{then}\:\mathrm{find}\:\mathrm{the}\:\mathrm{number}\:\mathrm{of}\:\mathrm{real}\:\mathrm{zeros}.\:\mathrm{plot}\:\mathrm{it}\:\mathrm{or} \\ $$$$\mathrm{go}\:\mathrm{on}\:\mathrm{like}\:\mathrm{this}: \\ $$$${y}'=\mathrm{5}{x}^{\mathrm{4}} −\mathrm{3}{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}=\mathrm{0} \\ $$$$\mathrm{this}\:\mathrm{has}\:\mathrm{no}\:\mathrm{real}\:\mathrm{solutions}\:\Rightarrow\:{y}\:\mathrm{has}\:\mathrm{no}\:\mathrm{extremes} \\ $$$$\Rightarrow\:\mathrm{as}\:\mathrm{it}'\mathrm{s}\:\mathrm{a}\:\left(\mathrm{2}{n}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{th}} \:\mathrm{degree}\:\mathrm{polynomial}\:\mathrm{it} \\ $$$$\mathrm{must}\:\mathrm{have}\:\mathrm{exactly}\:\mathrm{1}\:\mathrm{real}\:\mathrm{solution} \\ $$$$\mathrm{if}\:\mathrm{we}\:\mathrm{are}\:\mathrm{lucky}\:\mathrm{it}\:\mathrm{can}\:\mathrm{be}\:\mathrm{written}\:\mathrm{as} \\ $$$${y}=\left({x}^{\mathrm{2}} +{ax}+{b}\right)\left({x}^{\mathrm{3}} +\alpha{x}^{\mathrm{2}} +\beta{x}+\gamma\right) \\ $$$$\mathrm{which}\:\mathrm{gives} \\ $$$$\left(\mathrm{1}\right)\:{a}+\alpha=\mathrm{0} \\ $$$$\left(\mathrm{2}\right)\:{a}\alpha+{b}+\beta+\mathrm{1}=\mathrm{0} \\ $$$$\left(\mathrm{3}\right)\:{a}\beta+{b}\alpha+\gamma=\mathrm{0} \\ $$$$\left(\mathrm{4}\right)\:{a}\gamma+{b}\beta−\mathrm{1}=\mathrm{0} \\ $$$$\left(\mathrm{5}\right)\:{b}\gamma+\mathrm{2}=\mathrm{0} \\ $$$$\mathrm{solving}\:\mathrm{this}\:\mathrm{is}\:\mathrm{not}\:\mathrm{easy}\:\mathrm{but}\:\mathrm{possible} \\ $$$$\mathrm{we}\:\mathrm{get}\:\mathrm{a}\:“\mathrm{nice}''\:\mathrm{solution} \\ $$$${a}=\beta=−\mathrm{1} \\ $$$${b}=\alpha=\mathrm{1} \\ $$$$\gamma=−\mathrm{2} \\ $$$$\mathrm{but}\:\mathrm{in}\:\mathrm{most}\:\mathrm{cases}\:\mathrm{this}\:\mathrm{won}'\mathrm{t}\:\mathrm{lead}\:\mathrm{to}\:\mathrm{exact} \\ $$$$\mathrm{values}\:\mathrm{for}\:\mathrm{these}\:\mathrm{factors}. \\ $$$$\mathrm{try} \\ $$$${x}^{\mathrm{5}} +\mathrm{2}{x}^{\mathrm{3}} −\mathrm{3}{x}+\mathrm{5} \\ $$
Commented by Dwaipayan Shikari last updated on 10/Nov/20
$${Thanking}\:{you}\: \\ $$