Question Number 48294 by behi83417@gmail.com last updated on 21/Nov/18
Commented by MJS last updated on 22/Nov/18
$${x}^{\mathrm{6}} +{x}^{\mathrm{5}} +{x}^{\mathrm{4}} −\mathrm{10}{x}^{\mathrm{3}} +{x}^{\mathrm{2}} +{x}+\mathrm{1}=\mathrm{0} \\ $$$${x}=\mathrm{tan}\:\frac{{t}}{\mathrm{2}} \\ $$$$\mathrm{after}\:\mathrm{some}\:\mathrm{transforming}\:\mathrm{work}\:\mathrm{we}\:\mathrm{get} \\ $$$$\frac{\mathrm{3sin}^{\mathrm{3}} \:{t}\:+\mathrm{sin}^{\mathrm{2}} \:{t}\:−\mathrm{sin}\:{t}\:−\mathrm{2}}{\left(\mathrm{1}+\mathrm{cos}\:{t}\right)^{\mathrm{3}} }=\mathrm{0} \\ $$$$\mathrm{sin}\:{t}\:={y} \\ $$$$\mathrm{3}{y}^{\mathrm{3}} +{y}^{\mathrm{2}} −{y}−\mathrm{2}=\mathrm{0} \\ $$$${y}^{\mathrm{3}} +\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}{y}^{\mathrm{2}} −\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}{y}−\frac{\mathrm{2}}{\mathrm{3}}=\mathrm{0} \\ $$$${y}={z}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{9}} \\ $$$${z}^{\mathrm{3}} −\frac{\mathrm{10}}{\mathrm{27}}{z}−\frac{\mathrm{457}}{\mathrm{729}}=\mathrm{0} \\ $$$${D}=\frac{{p}^{\mathrm{3}} }{\mathrm{27}}+\frac{{q}^{\mathrm{2}} }{\mathrm{4}}=\frac{\mathrm{281}}{\mathrm{2916}}>\mathrm{0}\:\Rightarrow\:\mathrm{1}\:\mathrm{real}\:\mathrm{solution} \\ $$$${z}=\sqrt[{\mathrm{3}}]{−\frac{{q}}{\mathrm{2}}+\sqrt{\frac{{p}^{\mathrm{3}} }{\mathrm{27}}+\frac{{q}^{\mathrm{2}} }{\mathrm{4}}}}+\sqrt[{\mathrm{3}}]{−\frac{{q}}{\mathrm{2}}−\sqrt{\frac{{p}^{\mathrm{3}} }{\mathrm{27}}+\frac{{q}^{\mathrm{2}} }{\mathrm{4}}}} \\ $$$${z}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{9}}\left(\sqrt[{\mathrm{3}}]{\frac{\mathrm{457}+\mathrm{27}\sqrt{\mathrm{281}}}{\mathrm{2}}}+\sqrt[{\mathrm{3}}]{\frac{\mathrm{457}−\mathrm{27}\sqrt{\mathrm{281}}}{\mathrm{2}}}\right) \\ $$$${y}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{9}}\left(\sqrt[{\mathrm{3}}]{\frac{\mathrm{457}+\mathrm{27}\sqrt{\mathrm{281}}}{\mathrm{2}}}+\sqrt[{\mathrm{3}}]{\frac{\mathrm{457}−\mathrm{27}\sqrt{\mathrm{281}}}{\mathrm{2}}}−\mathrm{1}\right) \\ $$$${t}=\mathrm{2}{n}\pi+\mathrm{arcsin}\:{y}\:\vee\:{t}=\left(\mathrm{2}{n}+\mathrm{1}\right)\pi−\mathrm{arcsin}\:{y}\:;\:{n}\in\mathbb{Z} \\ $$$${x}=\mathrm{tan}\:\frac{\mathrm{arcsin}\:{y}}{\mathrm{2}}\:\vee\:{x}=\mathrm{cot}\:\frac{\mathrm{arcsin}\:{y}}{\mathrm{2}} \\ $$$${x}=\frac{\mathrm{1}}{{y}}\pm\frac{\sqrt{\mathrm{1}−{y}^{\mathrm{2}} }}{{y}} \\ $$$$…\mathrm{so}\:\mathrm{we}\:\mathrm{have}\:\mathrm{exact}\:\mathrm{solutions}\:\mathrm{of}\:\mathrm{an}\:\mathrm{unpleasant}\:\mathrm{shape} \\ $$$${x}_{\mathrm{1}} \approx.\mathrm{608053} \\ $$$${x}_{\mathrm{2}} \approx\mathrm{1}.\mathrm{64459} \\ $$
Commented by MJS last updated on 22/Nov/18
$$\left({x}−\frac{\mathrm{1}}{{y}}+\frac{\sqrt{\mathrm{1}−{y}^{\mathrm{2}} }}{{y}}\right)\left({x}−\frac{\mathrm{1}}{{y}}−\frac{\sqrt{\mathrm{1}−{y}^{\mathrm{2}} }}{{y}}\right)={x}^{\mathrm{2}} −\frac{\mathrm{2}}{{y}}+\mathrm{1} \\ $$$$\frac{{x}^{\mathrm{6}} +{x}^{\mathrm{5}} +{x}^{\mathrm{4}} −\mathrm{10}{x}^{\mathrm{3}} +{x}^{\mathrm{2}} +{x}+\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{2}} −\frac{\mathrm{2}}{{y}}+\mathrm{1}}= \\ $$$$={x}^{\mathrm{4}} +\left(\mathrm{1}+\frac{\mathrm{2}}{{y}}\right){x}^{\mathrm{3}} +\left(\frac{\mathrm{2}}{{y}}+\frac{\mathrm{4}}{{y}^{\mathrm{2}} }\right){x}^{\mathrm{2}} −\left(\mathrm{11}+\frac{\mathrm{2}}{{y}}−\frac{\mathrm{4}}{{y}^{\mathrm{2}} }−\frac{\mathrm{8}}{{y}^{\mathrm{3}} }\right){x}+\left(\mathrm{1}−\frac{\mathrm{24}}{{y}}−\frac{\mathrm{8}}{{y}^{\mathrm{2}} }+\frac{\mathrm{8}}{{y}^{\mathrm{3}} }+\frac{\mathrm{16}}{{y}^{\mathrm{4}} }\right)+{F} \\ $$$${F}=\frac{\mathrm{4}\left(\left({y}^{\mathrm{2}} −\mathrm{4}\right){x}+\mathrm{2}{y}\right)}{{y}^{\mathrm{5}} \left({x}^{\mathrm{2}} −\frac{\mathrm{2}}{{y}}+\mathrm{1}\right)}\left(\mathrm{3}{y}^{\mathrm{2}} +{y}^{\mathrm{2}} −{y}−\mathrm{2}\right) \\ $$$$\mathrm{and}\:\mathrm{since}\:{F}=\mathrm{0}\:\mathrm{we}\:\mathrm{get}\:\mathrm{the}\:\mathrm{same}\:\mathrm{solution}\:\mathrm{as} \\ $$$$\mathrm{above}.\:\mathrm{not}\:\mathrm{sure}\:\mathrm{which}\:\mathrm{method}\:\mathrm{is}\:\mathrm{more}\:\mathrm{comfortable} \\ $$
Commented by behi83417@gmail.com last updated on 22/Nov/18
$${thank}\:{you}\:{so}\:{much}\:{dear}\:{MJS},{Ajfour} \\ $$$${and}\:{sir}\:{tanmay}. \\ $$
Answered by ajfour last updated on 22/Nov/18
$${let}\:\:\frac{\mathrm{1}}{{x}}\:=\:{t} \\ $$$$\Rightarrow\:\:\:\left(\mathrm{1}+{t}\right)\left(\frac{\mathrm{1}}{{t}}+{t}\right)\left(\frac{\mathrm{1}}{{t}^{\mathrm{2}} }+{t}\right)=\mathrm{12} \\ $$$${or}\:\:\:\:\left({t}+\mathrm{1}\right)\left({t}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}\right)\left({t}^{\mathrm{3}} +\mathrm{1}\right)=\mathrm{12}{t}^{\mathrm{3}} \\ $$$$\Rightarrow\:\:{if}\:\alpha\:{is}\:{a}\:{root},\:{then}\:\frac{\mathrm{1}}{\alpha}\:{is}\:{also} \\ $$$${a}\:{root}. \\ $$$$\Rightarrow\:\:\:\Pi\left({x}−\alpha\right)\left({x}−\frac{\mathrm{1}}{\alpha}\right)=\mathrm{0} \\ $$$${or}\:\:\:\:\:\Pi\left[{x}^{\mathrm{2}} −\left(\alpha+\frac{\mathrm{1}}{\alpha}\right){x}+\mathrm{1}\right]=\mathrm{0} \\ $$$${let}\:\alpha+\frac{\mathrm{1}}{\alpha}\:=\:{p}\:,\:\beta+\frac{\mathrm{1}}{\beta}\:=\:{q}\:,\:\gamma+\frac{\mathrm{1}}{\gamma}={r} \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\Pi\left({x}^{\mathrm{2}} −{px}+\mathrm{1}\right)=\mathrm{0} \\ $$$${x}^{\mathrm{6}} −\left({p}+{q}+{r}\right){x}^{\mathrm{5}} +\left(\mathrm{3}+{pq}+{qr}+{rp}\right){x}^{\mathrm{4}} \\ $$$$\:\:\:\:\:\:−\left({p}+{q}+{r}+{pqr}\right){x}^{\mathrm{3}} \\ $$$$+\left(\mathrm{3}+{pq}+{qr}+{rp}\right){x}^{\mathrm{2}} −\left({p}+{q}+{r}\right){x} \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:+\mathrm{1}\:=\:\mathrm{0} \\ $$$${given}\:{eq}.\:\left({x}+\mathrm{1}\right)\left({x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}\right)\left({x}^{\mathrm{3}} +\mathrm{1}\right)=\mathrm{12}{x}^{\mathrm{3}} \\ $$$$\Rightarrow\:\:{x}^{\mathrm{6}} +{x}^{\mathrm{5}} +{x}^{\mathrm{4}} −\mathrm{10}{x}^{\mathrm{3}} +{x}^{\mathrm{2}} +{x}+\mathrm{1}=\mathrm{0} \\ $$$$\Rightarrow\:\:{p}+{q}+{r}\:=\:−\mathrm{1} \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:{pq}+{qr}+{rp}\:=\:−\mathrm{2} \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:{pqr}\:=\:\mathrm{11} \\ $$$${p},{q},{r}\:{are}\:{then}\:{roots}\:{of} \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:{t}^{\mathrm{3}} +{t}^{\mathrm{2}} −\mathrm{2}{t}−\mathrm{11}=\mathrm{0} \\ $$$${should}\:{be}\:\:{t}^{\mathrm{3}} +{t}^{\mathrm{2}} −\mathrm{2}{t}−\mathrm{12}\:=\:\mathrm{0} \\ $$$$\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_ \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\mathbb{BUT}\:\:\mathbb{HOW}\:? \\ $$$$\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_ \\ $$$$\:\:{t}={p}\:\approx\:\mathrm{2}.\mathrm{19479}\:\:\:\left({only}\:{one}\:{real}\:{root}\right). \\ $$$$\Rightarrow\:\:\:\alpha+\frac{\mathrm{1}}{\alpha}\:=\:{p} \\ $$$$\:\:\:\:\alpha^{\mathrm{2}} −{p}\alpha+\mathrm{1}\:=\:\mathrm{0} \\ $$$$\:\: \\ $$$$\:\:{some}\:{error}\:\:… \\ $$
Answered by tanmay.chaudhury50@gmail.com last updated on 22/Nov/18
$${x}^{\mathrm{6}} +{x}^{\mathrm{5}} +{x}^{\mathrm{4}} −\mathrm{10}{x}^{\mathrm{3}} +{x}^{\mathrm{2}} +{x}+\mathrm{1}=\mathrm{0} \\ $$$${x}^{\mathrm{3}} +{x}^{\mathrm{2}} +{x}−\mathrm{10}+\frac{\mathrm{1}}{{x}}+\frac{\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{2}} }+\frac{\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{3}} }=\mathrm{0} \\ $$$$\left({x}^{\mathrm{3}} +\frac{\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{3}} }\right)+\left({x}^{\mathrm{2}} +\frac{\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{2}} }\right)+\left({x}+\frac{\mathrm{1}}{{x}}\right)−\mathrm{10}=\mathrm{0} \\ $$$${t}={x}+\frac{\mathrm{1}}{{x}} \\ $$$${t}^{\mathrm{3}} −\mathrm{3}{t}+{t}^{\mathrm{2}} −\mathrm{2}+{t}−\mathrm{10}=\mathrm{0} \\ $$$${t}^{\mathrm{3}} +{t}^{\mathrm{2}} −\mathrm{2}{t}−\mathrm{12}=\mathrm{0} \\ $$$${f}\left({t}\right)={t}^{\mathrm{3}} +{t}^{\mathrm{2}} −\mathrm{2}{t}−\mathrm{12} \\ $$$${f}\left(\mathrm{0}\right)<\mathrm{0} \\ $$$${f}\left(\mathrm{1}\right)<\mathrm{0} \\ $$$${f}\left(\mathrm{2}\right)<\mathrm{0}\:\:{but}\:{f}\left(\mathrm{3}\right)>\mathrm{0} \\ $$$${so}\:{one}\:{root}\:{of}\:{eqn}\:{t}^{\mathrm{3}} +{t}^{\mathrm{2}} −\mathrm{2}{t}−\mathrm{12}=\mathrm{0} \\ $$$${lies}\:{in}\:{between}\:\mathrm{2}\:{and}\:\mathrm{3} \\ $$$${now}\:{calculating}\:{value}\:{of}\:{f}\left(\mathrm{2}.\mathrm{2}\right)\:{and}\:{f}\left(\mathrm{2}.\mathrm{3}\right)\:{using} \\ $$$${calculus} \\ $$$${f}\left({t}\right)={t}^{\mathrm{3}} +{t}^{\mathrm{2}} −\mathrm{2}{t}−\mathrm{12} \\ $$$${f}\left(\mathrm{2}\right)=−\mathrm{4} \\ $$$$\frac{{df}}{{dt}}=\frac{\bigtriangleup{f}}{\bigtriangleup{t}}=\mathrm{3}{t}^{\mathrm{2}} +\mathrm{2}{t}−\mathrm{2} \\ $$$${so}\:\frac{{df}}{{dt}}=\mathrm{14}\:\:{at}\:{t}=\mathrm{2} \\ $$$$\frac{\bigtriangleup{f}}{\bigtriangleup{t}}=\frac{{df}}{{dt}} \\ $$$$\bigtriangleup{f}=\frac{{df}}{{dt}}\bigtriangleup{t}=\mathrm{14}×\mathrm{0}.\mathrm{2}=\mathrm{2}.\mathrm{8} \\ $$$${so}\:{f}\left(\mathrm{2}.\mathrm{2}\right)=−\mathrm{4}+\mathrm{2}.\mathrm{8}=−\mathrm{1}.\mathrm{2} \\ $$$${f}\left(\mathrm{2}.\mathrm{3}\right)=−\mathrm{4}+\mathrm{4}.\mathrm{2}=\mathrm{0}.\mathrm{2} \\ $$$${f}\left(\mathrm{2}.\mathrm{2}\right)<\mathrm{0}\:\:\:{but}\:{f}\left(\mathrm{2}.\mathrm{3}\right)>\mathrm{0} \\ $$$${so}\:{one}\:{root}\:{of}\:{eqn}\:{t}^{\mathrm{3}} +{t}^{\mathrm{2}} −\mathrm{2}{t}−\mathrm{12}=\mathrm{0} \\ $$$${lies}\:{between}\:\mathrm{2}.\mathrm{2}\:{and}\:\mathrm{2}.\mathrm{3} \\ $$$${so}\:{let}\:\mathrm{2}.\mathrm{3}\:>\alpha>\mathrm{2}.\mathrm{2}\:{is}\:{solution}\:{of}\:{t}^{\mathrm{3}} +{t}^{\mathrm{2}} −\mathrm{2}{t}−\mathrm{12}=\mathrm{0} \\ $$$$ \\ $$$${x}+\frac{\mathrm{1}}{{x}}=\alpha \\ $$$${x}^{\mathrm{2}} −\alpha{x}+\mathrm{1}=\mathrm{0} \\ $$$${x}=\frac{\alpha\pm\sqrt{\alpha^{\mathrm{2}} −\mathrm{4}}}{\mathrm{2}} \\ $$$${we}\:{can}\:{find}\:\alpha\:{using}\:{approxmiatation}\:…. \\ $$$$ \\ $$$$ \\ $$$$ \\ $$
Commented by behi83417@gmail.com last updated on 22/Nov/18
$${t}^{\mathrm{3}} +{t}^{\mathrm{2}} −\mathrm{2}{t}−\mathrm{12}=\mathrm{0} \\ $$$${som}\:{try}\:{shows}\:{that}\:{t}=\mathrm{2}.\mathrm{25}\:{is}\:{an}\:{answer}. \\ $$$${x}+\frac{\mathrm{1}}{{x}}=\mathrm{2}.\mathrm{25}\Rightarrow{x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{2}.\mathrm{25}{x}+\mathrm{1}=\mathrm{0} \\ $$$${x}=\frac{\mathrm{2}.\mathrm{25}\pm\sqrt{\mathrm{2}.\mathrm{25}^{\mathrm{2}} −\mathrm{4}}}{\mathrm{2}}=\frac{\mathrm{2}.\mathrm{25}\pm\mathrm{1}.\mathrm{032}}{\mathrm{2}}= \\ $$$$\Rightarrow{x}=\mathrm{1}.\mathrm{64},{x}=\mathrm{0}.\mathrm{61}\:. \\ $$
Commented by tanmay.chaudhury50@gmail.com last updated on 22/Nov/18
$${thank}\:{you}\:{sir}.. \\ $$