Question Number 152625 by Dandelion last updated on 30/Aug/21
$${x}^{\mathrm{4}} +{c}_{\mathrm{3}} {x}^{\mathrm{3}} +{c}_{\mathrm{2}} {x}^{\mathrm{2}} +{c}_{\mathrm{1}} {x}+{c}_{\mathrm{0}} =\mathrm{0} \\ $$$$\mathrm{for}\:{c}_{{n}} \in\mathbb{R}\:\mathrm{this}\:\mathrm{can}\:\mathrm{have} \\ $$$$\mathrm{4}\:\mathrm{unique}\:\mathrm{zeros}\:\in\mathbb{R} \\ $$$$\mathrm{2}\:\mathrm{unique}\:\mathrm{zeros}\:+\:\mathrm{1}\:\mathrm{double}\:\mathrm{zero}\:\in\mathbb{R} \\ $$$$\mathrm{2}\:\mathrm{double}\:\mathrm{zeros}\:\in\mathbb{R} \\ $$$$\mathrm{1}\:\mathrm{triple}\:+\:\mathrm{1}\:\mathrm{unique}\:\mathrm{zeros}\:\in\mathbb{R} \\ $$$$\mathrm{1}\:\mathrm{fourfold}\:\mathrm{zero}\:\in\mathbb{R} \\ $$$$\mathrm{2}\:\mathrm{unique}\:\mathrm{zeros}\:\in\mathbb{R}\:+\:\mathrm{1}\:\mathrm{pair}\:\mathrm{of}\:\mathrm{complex}\:\mathrm{zeros} \\ $$$$\mathrm{1}\:\mathrm{double}\:\mathrm{zero}\:\in\mathbb{R}\:+\:\mathrm{1}\:\mathrm{pair}\:\mathrm{of}\:\mathrm{complex}\:\mathrm{zeros} \\ $$$$\mathrm{2}\:\mathrm{pairs}\:\mathrm{of}\:\mathrm{complex}\:\mathrm{zeros} \\ $$$$\mathrm{2}\:\mathrm{double}\:\mathrm{imaginary}\:\mathrm{zeros} \\ $$$$ \\ $$$$\mathrm{for}\:\mathrm{given}\:{c}_{{n}} ;\:\mathrm{can}\:\mathrm{we}\:\mathrm{decide}\:\mathrm{which}\:\mathrm{case}\:\mathrm{we} \\ $$$$\mathrm{have}\:\mathrm{without}\:\mathrm{solving}? \\ $$
Commented by Dandelion last updated on 30/Aug/21
$$…\mathrm{is}\:\mathrm{there}\:\mathrm{a}\:{D}\:\left(\mathrm{or}\:\Delta\right)\:\mathrm{similar}\:\mathrm{to}\:\mathrm{polynomes} \\ $$$$\mathrm{of}\:\mathrm{2nd}\:\mathrm{and}\:\mathrm{3rd}\:\mathrm{degree}? \\ $$
Commented by MJS_new last updated on 31/Aug/21
$$\mathrm{it}'\mathrm{s}\:\mathrm{a}\:\mathrm{bit}\:\mathrm{complicated}.\:\mathrm{I}'\mathrm{ll}\:\mathrm{post}\:\mathrm{the}\:\mathrm{answer} \\ $$$$\mathrm{later}… \\ $$
Answered by MJS_new last updated on 02/Sep/21
$${x}^{\mathrm{4}} +{c}_{\mathrm{3}} {x}^{\mathrm{3}} +{c}_{\mathrm{2}} {x}^{\mathrm{2}} +{c}_{\mathrm{1}} {x}+{c}_{\mathrm{0}} =\mathrm{0} \\ $$$$\mathrm{1}.\:\mathrm{let}\:{x}={t}−\frac{{c}_{\mathrm{3}} }{\mathrm{4}}\:\mathrm{and}\:\mathrm{rename}\:\mathrm{the}\:\mathrm{new}\:\mathrm{constants} \\ $$$$\Rightarrow \\ $$$${t}^{\mathrm{4}} +{pt}^{\mathrm{2}} +{qt}+{r}=\mathrm{0} \\ $$$$ \\ $$$${D}_{\mathrm{1}} =\mathrm{16}{p}^{\mathrm{4}} {r}−\mathrm{4}{p}^{\mathrm{3}} {q}^{\mathrm{2}} −\mathrm{128}{p}^{\mathrm{2}} {r}^{\mathrm{2}} +\mathrm{144}{pq}^{\mathrm{2}} {r}−\mathrm{27}{q}^{\mathrm{4}} +\mathrm{256}{r}^{\mathrm{3}} \\ $$$${D}_{\mathrm{2}} ={p}^{\mathrm{2}} +\mathrm{12}{r} \\ $$$${D}_{\mathrm{3}} =−{p}^{\mathrm{2}} +\mathrm{4}{r} \\ $$$$ \\ $$$$\left(\mathrm{1}\right)\:{D}_{\mathrm{1}} <\mathrm{0} \\ $$$$\Rightarrow\:\mathrm{2}\:\mathrm{unique}\:\mathrm{real}\:+\:\mathrm{1}\:\mathrm{pair}\:\mathrm{of}\:\mathrm{conjugated}\:\mathrm{complex}\:\mathrm{solutions} \\ $$$$ \\ $$$$\left(\mathrm{2}\right)\:{D}_{\mathrm{1}} >\mathrm{0}\wedge{p}<\mathrm{0}\wedge{D}_{\mathrm{3}} <\mathrm{0} \\ $$$$\Rightarrow\:\mathrm{4}\:\mathrm{unique}\:\mathrm{real}\:\mathrm{solutions} \\ $$$$ \\ $$$$\left(\mathrm{3}\right)\:{D}_{\mathrm{1}} >\mathrm{0}\wedge\left({p}>\mathrm{0}\vee{D}_{\mathrm{3}} >\mathrm{0}\right) \\ $$$$\Rightarrow\:\mathrm{2}\:\mathrm{pairs}\:\mathrm{of}\:\mathrm{conjugated}\:\mathrm{complex}\:\mathrm{solutions} \\ $$$$ \\ $$$$\left(\mathrm{4}\right)\:{D}_{\mathrm{1}} =\mathrm{0}\wedge{p}<\mathrm{0}\wedge{D}_{\mathrm{3}} <\mathrm{0}\wedge{D}_{\mathrm{2}} \neq\mathrm{0} \\ $$$$\Rightarrow\:\mathrm{1}\:\mathrm{real}\:\mathrm{double}\:+\:\mathrm{2}\:\mathrm{unique}\:\mathrm{real}\:\mathrm{solutions} \\ $$$$ \\ $$$$\left(\mathrm{5}\right)\:{D}_{\mathrm{1}} =\mathrm{0}\wedge\left({D}_{\mathrm{3}} >\mathrm{0}\vee{p}>\mathrm{0}\wedge\left({D}_{\mathrm{3}} \neq\mathrm{0}\vee{q}\neq\mathrm{0}\right)\right) \\ $$$$\Rightarrow\:\mathrm{1}\:\mathrm{real}\:\mathrm{double}\:+\:\mathrm{1}\:\mathrm{pair}\:\mathrm{of}\:\mathrm{conjugated}\:\mathrm{complex}\:\mathrm{solutions} \\ $$$$ \\ $$$$\left(\mathrm{6}\right)\:{D}_{\mathrm{1}} =\mathrm{0}\wedge{D}_{\mathrm{2}} =\mathrm{0}\wedge{D}_{\mathrm{3}} \neq\mathrm{0} \\ $$$$\Rightarrow\:\mathrm{1}\:\mathrm{real}\:\mathrm{triple}\:+\:\mathrm{1}\:\mathrm{unique}\:\mathrm{real}\:\mathrm{solutions} \\ $$$$ \\ $$$$\left(\mathrm{7}\right)\:{D}_{\mathrm{1}} =\mathrm{0}\wedge{D}_{\mathrm{3}} =\mathrm{0}\wedge{p}<\mathrm{0} \\ $$$$\Rightarrow\:\mathrm{2}\:\mathrm{real}\:\mathrm{double}\:\mathrm{solutions} \\ $$$$ \\ $$$$\left(\mathrm{8}\right)\:{D}_{\mathrm{1}} =\mathrm{0}\wedge{D}_{\mathrm{3}} =\mathrm{0}\wedge{p}>\mathrm{0}\wedge{q}=\mathrm{0} \\ $$$$\Rightarrow\:\mathrm{2}\:\mathrm{imaginary}\:\mathrm{double}\:\mathrm{solutions} \\ $$$$ \\ $$$$\left(\mathrm{9}\right)\:{D}_{\mathrm{1}} =\mathrm{0}\wedge{D}_{\mathrm{2}} =\mathrm{0} \\ $$$$\Rightarrow\:\mathrm{1}\:\mathrm{real}\:\mathrm{fourfold}\:\mathrm{solution} \\ $$
Commented by Tawa11 last updated on 02/Sep/21
$$\mathrm{Great}\:\mathrm{sir} \\ $$