Question Number 200739 by mr W last updated on 22/Nov/23
$${solve}\:{for}\:{x}\in{R} \\ $$$${x}^{\mathrm{3}} −\mathrm{3}\sqrt[{\mathrm{3}}]{\mathrm{3}{x}−\mathrm{2}}+\mathrm{2}=\mathrm{0} \\ $$
Commented by Frix last updated on 23/Nov/23
$${x}^{\mathrm{3}} −{px}+{q}=\mathrm{0} \\ $$$$\Leftrightarrow \\ $$$${x}=\sqrt[{\mathrm{3}}]{{px}−{q}}\wedge{x}=\frac{{x}^{\mathrm{3}} +{q}}{{p}} \\ $$$${x}^{\mathrm{3}} −{p}\sqrt[{\mathrm{3}}]{{px}−{q}}+{q}=\mathrm{0} \\ $$$$\mathrm{Nice}\:\mathrm{real}\:\mathrm{solutions}\:\mathrm{with} \\ $$$${p}=\mathrm{3}{a}^{\mathrm{2}} +{b}^{\mathrm{2}} \wedge{q}=−\mathrm{2}{a}\left({a}^{\mathrm{2}} −{b}^{\mathrm{2}} \right);\:{a},\:{b}\:\in\mathbb{R} \\ $$$$\Rightarrow\:{x}=\mathrm{2}{a}\vee{x}=−{a}\pm{b} \\ $$
Commented by Frix last updated on 23/Nov/23
$$\mathrm{The}\:\mathrm{behaviour}\:\mathrm{in}\:\mathbb{C}\:\mathrm{is}\:\mathrm{more}\:\mathrm{interesting}… \\ $$$$\left(\mathrm{using}\:\sqrt[{\mathrm{3}}]{{z}}=\sqrt[{\mathrm{3}}]{{r}\mathrm{e}^{\mathrm{i}\theta} }=\sqrt[{\mathrm{3}}]{{r}}\mathrm{e}^{\mathrm{i}\frac{\theta}{\mathrm{3}}} \:\mathrm{not}\:\sqrt[{\mathrm{3}}]{−{r}}=−\sqrt[{\mathrm{3}}]{{r}}\right) \\ $$
Answered by witcher3 last updated on 22/Nov/23
$$\sqrt[{\mathrm{3}}]{\mathrm{3x}−\mathrm{2}}=\mathrm{t} \\ $$$$\mathrm{x}=\frac{\mathrm{t}^{\mathrm{3}} +\mathrm{2}}{\mathrm{3}} \\ $$$$\Leftrightarrow\left(\frac{\mathrm{t}^{\mathrm{3}} +\mathrm{2}}{\mathrm{3}}\right)^{\mathrm{3}} −\mathrm{3t}+\mathrm{2}=\mathrm{0} \\ $$$$\Leftrightarrow\mathrm{t}^{\mathrm{9}} +\mathrm{6t}^{\mathrm{6}} +\mathrm{12t}^{\mathrm{3}} −\mathrm{81t}+\mathrm{62}=\mathrm{p}\left(\mathrm{t}\right)=\mathrm{0} \\ $$$$\mathrm{p}\left(\mathrm{1}\right)=\mathrm{0},\mathrm{p}\left(−\mathrm{2}\right)=\mathrm{0}\:\mathrm{by}\: \\ $$$$\mathrm{p}'\left(\mathrm{1}\right)=\mathrm{0} \\ $$$$\mathrm{p}\left(\mathrm{t}\right)=\left(\mathrm{t}−\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} \left(\mathrm{t}+\mathrm{2}\right)\left(\mathrm{t}^{\mathrm{6}} +\mathrm{3t}^{\mathrm{4}} +\mathrm{4t}^{\mathrm{3}} +\mathrm{9t}^{\mathrm{2}} +\mathrm{6t}+\mathrm{31}\right) \\ $$$$\mathrm{t}^{\mathrm{6}} +\mathrm{3t}^{\mathrm{4}} +\mathrm{4t}^{\mathrm{3}} +\mathrm{9t}^{\mathrm{2}} +\mathrm{6t}+\mathrm{31} \\ $$$$=\mathrm{t}^{\mathrm{6}} +\mathrm{t}^{\mathrm{4}} +\mathrm{6t}^{\mathrm{2}} +\mathrm{2t}^{\mathrm{4}} +\mathrm{2t}^{\mathrm{2}} +\mathrm{4t}^{\mathrm{3}} +\mathrm{t}^{\mathrm{2}} +\mathrm{6t}+\mathrm{9}+\mathrm{22} \\ $$$$\mathrm{2t}^{\mathrm{4}} +\mathrm{2t}^{\mathrm{2}} \geqslant\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{4t}^{\mathrm{6}} }=\mathrm{4}\mid\mathrm{t}^{\mathrm{3}} \mid \\ $$$$\geqslant\mathrm{t}^{\mathrm{6}} +\mathrm{t}^{\mathrm{4}} +\mathrm{6t}^{\mathrm{2}} +\mathrm{4}\mid\mathrm{t}^{\mathrm{3}} \mid+\mathrm{4t}^{\mathrm{3}} +\left(\mathrm{t}+\mathrm{3}\right)^{\mathrm{2}} +\mathrm{22}>\mathrm{22} \\ $$$$\mathrm{no}\:\mathrm{root}\:\mathrm{in}\:\mathbb{R} \\ $$$$\mathrm{t}=\mathrm{1}\Rightarrow\mathrm{x}=\mathrm{1} \\ $$$$\mathrm{t}=−\mathrm{2}\Rightarrow\mathrm{x}=−\mathrm{2} \\ $$$$\mathrm{x}\in\left\{\mathrm{1},−\mathrm{2}\right\}\:\mathrm{in}\mathbb{R} \\ $$
Commented by mr W last updated on 22/Nov/23
$${thanks}\:{sir}! \\ $$
Commented by witcher3 last updated on 22/Nov/23
$$\mathrm{withe}\:\mathrm{Pleasur} \\ $$
Answered by Frix last updated on 23/Nov/23
$${x},\:{y}\:\in\mathbb{R}\:\Rightarrow\:\mathrm{using}\:\sqrt[{\mathrm{3}}]{−{r}}=−\sqrt[{\mathrm{3}}]{{r}} \\ $$$$\frac{{x}^{\mathrm{3}} +\mathrm{2}}{\mathrm{3}}=\sqrt[{\mathrm{3}}]{\mathrm{3}{x}−\mathrm{2}} \\ $$$${y}_{\mathrm{1}} ={y}_{\mathrm{2}} \\ $$$${y}_{\mathrm{1}} =\frac{{x}^{\mathrm{3}} +\mathrm{2}}{\mathrm{3}} \\ $$$${y}_{\mathrm{2}} =\sqrt[{\mathrm{3}}]{\mathrm{3}{x}−\mathrm{2}}\:\Leftrightarrow\:{x}=\frac{{y}_{\mathrm{2}} ^{\mathrm{3}} +\mathrm{2}}{\mathrm{3}} \\ $$$$\Rightarrow\:{y}={x} \\ $$$${x}=\frac{{x}^{\mathrm{3}} +\mathrm{2}}{\mathrm{3}} \\ $$$${x}^{\mathrm{3}} −\mathrm{3}{x}+\mathrm{2}=\mathrm{0} \\ $$$$\left({x}+\mathrm{2}\right)\left({x}−\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} =\mathrm{0} \\ $$$${x}=−\mathrm{2}\vee{x}=\mathrm{1} \\ $$
Commented by mr W last updated on 23/Nov/23
$${thank}\:{you}\:{sir}! \\ $$
Answered by mr W last updated on 23/Nov/23
$$\sqrt[{\mathrm{3}}]{\mathrm{3}{x}−\mathrm{2}}=\frac{{x}^{\mathrm{3}} +\mathrm{2}}{\mathrm{3}} \\ $$$${f}\left({x}\right)={y}=\sqrt[{\mathrm{3}}]{\mathrm{3}{x}−\mathrm{2}} \\ $$$$\Rightarrow{x}=\frac{{y}^{\mathrm{3}} +\mathrm{2}}{\mathrm{3}} \\ $$$$\Rightarrow{f}^{−\mathrm{1}} \left({x}\right)=\frac{{x}^{\mathrm{3}} +\mathrm{2}}{\mathrm{3}}=\sqrt[{\mathrm{3}}]{\mathrm{3}{x}−\mathrm{2}}={f}\left({x}\right) \\ $$$$\Rightarrow{f}^{−\mathrm{1}} \left({x}\right)={f}\left({x}\right)={x} \\ $$$$\Rightarrow\frac{{x}^{\mathrm{3}} +\mathrm{2}}{\mathrm{3}}={x} \\ $$$$\Rightarrow{x}^{\mathrm{3}} −\mathrm{3}{x}+\mathrm{2}=\mathrm{0} \\ $$$$\Rightarrow\left({x}−\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} \left({x}+\mathrm{2}\right)=\mathrm{0} \\ $$$$\Rightarrow{x}=\mathrm{1},\:−\mathrm{2} \\ $$