Question Number 151699 by iloveisrael last updated on 22/Aug/21
$$\:\:\:\:\underset{{x}^{\mathrm{3}} +\mathrm{2022}{x}−\mathrm{2021}=\mathrm{0}} {\sum}\left(\frac{\mathrm{1}+{x}}{\mathrm{1}−{x}}\right)\:=? \\ $$
Answered by mr W last updated on 22/Aug/21
$${x}^{\mathrm{3}} +\mathrm{2022}{x}−\mathrm{2021}=\mathrm{0} \\ $$$$\left({x}−\mathrm{1}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{3}} +\mathrm{2022}\left({x}−\mathrm{1}+\mathrm{1}\right)−\mathrm{2021}=\mathrm{0} \\ $$$${let}\:{x}−\mathrm{1}={t} \\ $$$$\left({t}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{3}} +\mathrm{2022}\left({t}+\mathrm{1}\right)−\mathrm{2021}=\mathrm{0} \\ $$$${t}^{\mathrm{3}} +\mathrm{3}{t}^{\mathrm{2}} +\mathrm{3}{t}+\mathrm{1}+\mathrm{2022}{t}+\mathrm{2022}−\mathrm{2021}=\mathrm{0} \\ $$$${t}^{\mathrm{3}} +\mathrm{3}{t}^{\mathrm{2}} +\mathrm{2025}{t}+\mathrm{2}=\mathrm{0} \\ $$$$\frac{\mathrm{2}}{{t}^{\mathrm{3}} }+\frac{\mathrm{2025}}{{t}^{\mathrm{2}} }+\frac{\mathrm{3}}{{t}}+\mathrm{1}=\mathrm{0} \\ $$$$\Rightarrow\Sigma\frac{\mathrm{1}}{{t}}=−\frac{\mathrm{2025}}{\mathrm{2}} \\ $$$$\frac{\mathrm{1}+{x}}{\mathrm{1}−{x}}=−\frac{{x}−\mathrm{1}+\mathrm{2}}{{x}−\mathrm{1}}=−\mathrm{1}−\frac{\mathrm{2}}{{x}−\mathrm{1}}=−\mathrm{1}−\frac{\mathrm{2}}{{t}} \\ $$$$\Sigma\frac{\mathrm{1}+{x}}{\mathrm{1}−{x}}=\Sigma\left(−\mathrm{1}−\frac{\mathrm{2}}{{t}}\right)=−\mathrm{3}−\mathrm{2}\Sigma\frac{\mathrm{1}}{{t}} \\ $$$$=−\mathrm{3}−\mathrm{2}×\left(−\frac{\mathrm{2025}}{\mathrm{2}}\right) \\ $$$$=\mathrm{2022} \\ $$
Commented by iloveisrael last updated on 22/Aug/21
$${thank}\:{you} \\ $$
Answered by aleks041103 last updated on 22/Aug/21
$$\frac{\mathrm{1}+{x}}{\mathrm{1}−{x}}=\frac{\mathrm{1}+\mathrm{1}−\left(\mathrm{1}−{x}\right)}{\mathrm{1}−{x}}=\frac{\mathrm{2}}{\mathrm{1}−{x}}−\mathrm{1} \\ $$$${x}^{\mathrm{3}} +\mathrm{2022}{x}−\mathrm{2021}=\mathrm{0}\:{has}\:\mathrm{3}\:{roots}\:{by} \\ $$$${the}\:{fundamental}\:{theorem}\:{of}\:{algebra}. \\ $$$$\Rightarrow\underset{{i}=\mathrm{1}} {\overset{\mathrm{3}} {\sum}}\left(\frac{\mathrm{2}}{\mathrm{1}−{x}_{{i}} }−\mathrm{1}\right)=\mathrm{2}\left(\underset{{i}=\mathrm{1}} {\overset{\mathrm{3}} {\sum}}\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{1}−{x}_{{i}} }\right)−\mathrm{3} \\ $$$$\underset{{i}=\mathrm{1}} {\overset{\mathrm{3}} {\sum}}\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{1}−{x}_{{i}} }=\frac{\left(\mathrm{1}−{x}_{\mathrm{2}} \right)\left(\mathrm{1}−{x}_{\mathrm{3}} \right)+\left(\mathrm{1}−{x}_{\mathrm{1}} \right)\left(\mathrm{1}−{x}_{\mathrm{3}} \right)+\left(\mathrm{1}−{x}_{\mathrm{1}} \right)\left(\mathrm{1}−{x}_{\mathrm{2}} \right)}{\left(\mathrm{1}−{x}_{\mathrm{1}} \right)\left(\mathrm{1}−{x}_{\mathrm{2}} \right)\left(\mathrm{1}−{x}_{\mathrm{3}} \right)}= \\ $$$$=\frac{\mathrm{3}−\mathrm{2}\left({x}_{\mathrm{1}} +{x}_{\mathrm{2}} +{x}_{\mathrm{3}} \right)+\left({x}_{\mathrm{1}} {x}_{\mathrm{2}} +{x}_{\mathrm{2}} {x}_{\mathrm{3}} +{x}_{\mathrm{1}} {x}_{\mathrm{3}} \right)}{\left(\mathrm{1}−{x}_{\mathrm{1}} \right)\left(\mathrm{1}−{x}_{\mathrm{2}} \right)\left(\mathrm{1}−{x}_{\mathrm{3}} \right)} \\ $$$${Since}\:{x}_{\mathrm{1},\mathrm{2},\mathrm{3}} \:{are}\:{roots}\:{of}\:{the}\:{cubic}\:{polynomial} \\ $$$${then}\: \\ $$$${x}^{\mathrm{3}} +\mathrm{2022}{x}−\mathrm{2021}=\left({x}−{x}_{\mathrm{1}} \right)\left({x}−{x}_{\mathrm{2}} \right)\left({x}−{x}_{\mathrm{3}} \right) \\ $$$${Then} \\ $$$$\left(\mathrm{1}−{x}_{\mathrm{1}} \right)\left(\mathrm{1}−{x}_{\mathrm{2}} \right)\left(\mathrm{1}−{x}_{\mathrm{3}} \right)=\mathrm{1}^{\mathrm{3}} +\mathrm{2022}.\mathrm{1}−\mathrm{2021}=\mathrm{2} \\ $$$${Also}\:{by}\:{Vieta}'{s}\:{formulas} \\ $$$${x}_{\mathrm{1}} +{x}_{\mathrm{2}} +{x}_{\mathrm{3}} =\mathrm{0} \\ $$$${x}_{\mathrm{1}} {x}_{\mathrm{2}} +{x}_{\mathrm{2}} {x}_{\mathrm{3}} +{x}_{\mathrm{1}} {x}_{\mathrm{3}} =\mathrm{2022} \\ $$$${Therefore} \\ $$$$\underset{{i}=\mathrm{1}} {\overset{\mathrm{3}} {\sum}}\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{1}−{x}_{{i}} }=\frac{\mathrm{3}−\mathrm{2}\left(\mathrm{0}\right)+\mathrm{2022}}{\mathrm{2}}=\frac{\mathrm{2025}}{\mathrm{2}} \\ $$$${Then}: \\ $$$$\:\underset{{x}^{\mathrm{3}} +\mathrm{2022}{x}−\mathrm{2021}=\mathrm{0}} {\sum}\left(\frac{\mathrm{1}+{x}}{\mathrm{1}−{x}}\right)\:=\mathrm{2022} \\ $$
Commented by iloveisrael last updated on 22/Aug/21
$${thank}\:{you} \\ $$