Question Number 203474 by ajfour last updated on 20/Jan/24
$$\frac{{z}^{\mathrm{4}} +\mathrm{4}{z}^{\mathrm{3}} −\mathrm{6}{z}^{\mathrm{2}} −\mathrm{4}{z}+\mathrm{1}}{{z}^{\mathrm{4}} −\mathrm{4}{z}^{\mathrm{3}} −\mathrm{6}{z}^{\mathrm{2}} +\mathrm{4}{z}+\mathrm{1}}=\frac{{z}+\mathrm{1}}{{z}−\mathrm{1}} \\ $$$${Find}\:{z}\in\mathbb{R}. \\ $$
Answered by Rasheed.Sindhi last updated on 20/Jan/24
$${Using}\:{Componendo}-{Dividendo} \\ $$$$\frac{\left({z}^{\mathrm{4}} +\mathrm{4}{z}^{\mathrm{3}} −\mathrm{6}{z}^{\mathrm{2}} −\mathrm{4}{z}+\mathrm{1}\right)+\left({z}^{\mathrm{4}} −\mathrm{4}{z}^{\mathrm{3}} −\mathrm{6}{z}^{\mathrm{2}} +\mathrm{4}{z}+\mathrm{1}\right)}{\left({z}^{\mathrm{4}} +\mathrm{4}{z}^{\mathrm{3}} −\mathrm{6}{z}^{\mathrm{2}} −\mathrm{4}{z}+\mathrm{1}\right)−\left({z}^{\mathrm{4}} −\mathrm{4}{z}^{\mathrm{3}} −\mathrm{6}{z}^{\mathrm{2}} +\mathrm{4}{z}+\mathrm{1}\right)} \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:=\frac{\left({z}+\mathrm{1}\right)+\left({z}−\mathrm{1}\right)}{\left({z}+\mathrm{1}\right)−\left({z}−\mathrm{1}\right)}\: \\ $$$$\frac{\mathrm{2}{z}^{\mathrm{4}} −\mathrm{12}{z}^{\mathrm{2}} +\mathrm{2}}{\mathrm{8}{z}^{\mathrm{3}} −\mathrm{8}{z}}=\frac{\mathrm{2}{z}}{\mathrm{2}} \\ $$$$\frac{{z}^{\mathrm{4}} −\mathrm{6}{z}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}}{\mathrm{4}{z}^{\mathrm{3}} −\mathrm{4}{z}}={z} \\ $$$${z}^{\mathrm{4}} −\mathrm{6}{z}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}=\mathrm{4}{z}^{\mathrm{4}} −\mathrm{4}{z}^{\mathrm{2}} \\ $$$$\mathrm{3}{z}^{\mathrm{4}} +\mathrm{2}{z}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}=\mathrm{0} \\ $$$$\left({z}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}\right)\left(\mathrm{3}{z}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}\right)=\mathrm{0} \\ $$$${z}^{\mathrm{2}} =−\mathrm{1},\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}} \\ $$$${z}=\pm{i},\:\:\pm\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{3}}}\:\:\checkmark \\ $$
Answered by Rasheed.Sindhi last updated on 20/Jan/24
$${Using}\:{Cross}\:{Multiplication} \\ $$$$\blacktriangleright{z}^{\mathrm{5}} +\mathrm{4}{z}^{\mathrm{4}} −\mathrm{6}{z}^{\mathrm{3}} −\mathrm{4}{z}^{\mathrm{2}} +{z}−{z}^{\mathrm{4}} −\mathrm{4}{z}^{\mathrm{3}} +\mathrm{6}{z}^{\mathrm{2}} +\mathrm{4}{z}−\mathrm{1} \\ $$$$\:\:\:\:\:={z}^{\mathrm{5}} −\mathrm{4}{z}^{\mathrm{4}} −\mathrm{6}{z}^{\mathrm{3}} +\mathrm{4}{z}^{\mathrm{2}} +{z}+{z}^{\mathrm{4}} −\mathrm{4}{z}^{\mathrm{3}} −\mathrm{6}{z}^{\mathrm{2}} +\mathrm{4}{z}+\mathrm{1} \\ $$$$\blacktriangleright\mathrm{8}{z}^{\mathrm{4}} −\mathrm{2}{z}^{\mathrm{4}} +\mathrm{4}{z}^{\mathrm{2}} −\mathrm{2}=\mathrm{0} \\ $$$$\blacktriangleright\mathrm{3}{z}^{\mathrm{4}} +\mathrm{2}{z}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}=\mathrm{0} \\ $$$$\blacktriangleright\left({z}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}\right)\left(\mathrm{3}{z}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}\right)=\mathrm{0} \\ $$$$\blacktriangleright\:{z}^{\mathrm{2}} =−\mathrm{1},\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}} \\ $$$$\blacktriangleright{z}=\pm{i},\:\pm\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{3}}}\:\checkmark \\ $$
Answered by Rasheed.Sindhi last updated on 20/Jan/24
$$\frac{{z}^{\mathrm{4}} +\mathrm{4}{z}^{\mathrm{3}} −\mathrm{6}{z}^{\mathrm{2}} −\mathrm{4}{z}+\mathrm{1}}{{z}^{\mathrm{4}} −\mathrm{4}{z}^{\mathrm{3}} −\mathrm{6}{z}^{\mathrm{2}} +\mathrm{4}{z}+\mathrm{1}}=\frac{{k}\left({z}+\mathrm{1}\right)}{{k}\left({z}−\mathrm{1}\right)}\:\left({let}\right) \\ $$$${where}\:{k}\:{is}\:{such}\:{that}: \\ $$$$\begin{cases}{{z}^{\mathrm{4}} +\mathrm{4}{z}^{\mathrm{3}} −\mathrm{6}{z}^{\mathrm{2}} −\mathrm{4}{z}+\mathrm{1}={k}\left({z}+\mathrm{1}\right)}\\{\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\&}\\{{z}^{\mathrm{4}} −\mathrm{4}{z}^{\mathrm{3}} −\mathrm{6}{z}^{\mathrm{2}} +\mathrm{4}{z}+\mathrm{1}={k}\left({z}−\mathrm{1}\right)}\end{cases}\: \\ $$$$\begin{cases}{{z}^{\mathrm{4}} +\mathrm{4}{z}^{\mathrm{3}} −\mathrm{6}{z}^{\mathrm{2}} −\mathrm{4}{z}+\mathrm{1}−{kz}−{k}=\mathrm{0}}\\{{z}^{\mathrm{4}} −\mathrm{4}{z}^{\mathrm{3}} −\mathrm{6}{z}^{\mathrm{2}} +\mathrm{4}{z}+\mathrm{1}−{kz}+{k}=\mathrm{0}}\end{cases}\: \\ $$$${Adding}\:\&\:{Subtracting}: \\ $$$$\begin{cases}{{z}^{\mathrm{4}} −\mathrm{6}{z}^{\mathrm{2}} −{kz}+\mathrm{1}=\mathrm{0}}\\{\mathrm{4}{z}^{\mathrm{3}} −\mathrm{4}{z}−{k}=\mathrm{0}\Rightarrow{k}=\mathrm{4}{z}^{\mathrm{3}} −\mathrm{4}{z}}\end{cases} \\ $$$$\Rightarrow{z}^{\mathrm{4}} −\mathrm{6}{z}^{\mathrm{2}} −\left(\mathrm{4}{z}^{\mathrm{3}} −\mathrm{4}{z}\right){z}+\mathrm{1}=\mathrm{0} \\ $$$${z}^{\mathrm{4}} −\mathrm{6}{z}^{\mathrm{2}} −\mathrm{4}{z}^{\mathrm{4}} +\mathrm{4}{z}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}=\mathrm{0} \\ $$$$\mathrm{3}{z}^{\mathrm{4}} +\mathrm{2}{z}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}=\mathrm{0} \\ $$$$\left({z}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}\right)\left(\mathrm{3}{z}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}\right)=\mathrm{0} \\ $$$${z}^{\mathrm{2}} =−\mathrm{1},\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}} \\ $$$${z}=\pm{i},\:\pm\frac{\sqrt{\mathrm{3}}}{\mathrm{3}}\:\checkmark \\ $$
Answered by Rasheed.Sindhi last updated on 20/Jan/24
$${Using}\:{k}-{method} \\ $$$$\frac{{z}^{\mathrm{4}} +\mathrm{4}{z}^{\mathrm{3}} −\mathrm{6}{z}^{\mathrm{2}} −\mathrm{4}{z}+\mathrm{1}}{{z}^{\mathrm{4}} −\mathrm{4}{z}^{\mathrm{3}} −\mathrm{6}{z}^{\mathrm{2}} +\mathrm{4}{z}+\mathrm{1}}=\frac{{z}+\mathrm{1}}{{z}−\mathrm{1}}={k}\:\left({let}\right) \\ $$$${z}+\mathrm{1}={kz}−{k} \\ $$$${kz}−{z}={k}+\mathrm{1} \\ $$$${z}=\frac{{k}+\mathrm{1}}{{k}−\mathrm{1}} \\ $$$$\frac{{z}^{\mathrm{4}} +\mathrm{4}{z}^{\mathrm{3}} −\mathrm{6}{z}^{\mathrm{2}} −\mathrm{4}{z}+\mathrm{1}}{{z}^{\mathrm{4}} −\mathrm{4}{z}^{\mathrm{3}} −\mathrm{6}{z}^{\mathrm{2}} +\mathrm{4}{z}+\mathrm{1}}={k} \\ $$$${z}^{\mathrm{4}} +\mathrm{4}{z}^{\mathrm{3}} −\mathrm{6}{z}^{\mathrm{2}} −\mathrm{4}{z}+\mathrm{1}−{k}\left({z}^{\mathrm{4}} −\mathrm{4}{z}^{\mathrm{3}} −\mathrm{6}{z}^{\mathrm{2}} +\mathrm{4}{z}+\mathrm{1}\right)=\mathrm{0} \\ $$$${z}^{\mathrm{4}} +\mathrm{4}{z}^{\mathrm{3}} −\mathrm{6}{z}^{\mathrm{2}} −\mathrm{4}{z}+\mathrm{1}−{kz}^{\mathrm{4}} +\mathrm{4}{kz}^{\mathrm{3}} +\mathrm{6}{kz}^{\mathrm{2}} −\mathrm{4}{kz}−{k}=\mathrm{0} \\ $$$$\left(\mathrm{1}−{k}\right){z}^{\mathrm{4}} +\mathrm{4}\left(\mathrm{1}+{k}\right){z}^{\mathrm{3}} −\mathrm{6}\left(\mathrm{1}−{k}\right){z}^{\mathrm{2}} −\mathrm{4}\left(\mathrm{1}+{k}\right){z}+\mathrm{1}−{k}=\mathrm{0} \\ $$$${z}^{\mathrm{4}} +\mathrm{4}\left(\frac{\mathrm{1}+{k}}{\mathrm{1}−{k}}\right){z}^{\mathrm{3}} −\mathrm{6}{z}^{\mathrm{2}} −\mathrm{4}\left(\frac{\mathrm{1}+{k}}{\mathrm{1}−{k}}\right){z}+\mathrm{1}=\mathrm{0} \\ $$$${z}^{\mathrm{4}} −\mathrm{4}\left(\frac{{k}+\mathrm{1}}{{k}−\mathrm{1}}\right){z}^{\mathrm{3}} −\mathrm{6}{z}^{\mathrm{2}} +\mathrm{4}\left(\frac{{k}+\mathrm{1}}{{k}−\mathrm{1}}\right){z}+\mathrm{1}=\mathrm{0} \\ $$$${z}^{\mathrm{4}} −\mathrm{4}\left({z}\right){z}^{\mathrm{3}} −\mathrm{6}{z}^{\mathrm{2}} +\mathrm{4}\left({z}\right){z}+\mathrm{1}=\mathrm{0} \\ $$$$−\mathrm{3}{z}^{\mathrm{3}} −\mathrm{2}{z}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}=\mathrm{0} \\ $$$$\mathrm{3}{z}^{\mathrm{3}} +\mathrm{2}{z}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}=\mathrm{0} \\ $$$$\:\left({z}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}\right)\left(\mathrm{3}{z}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}\right)=\mathrm{0} \\ $$$${z}^{\mathrm{2}} =−\mathrm{1},\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}} \\ $$$${z}=\pm{i},\:\pm\frac{\sqrt{\mathrm{3}}}{\mathrm{3}} \\ $$
Answered by Rasheed.Sindhi last updated on 29/Jan/24
$${Componedo}-{Dividendo}\:{version}\:\mathrm{2} \\ $$$$\frac{{z}^{\mathrm{4}} +\mathrm{4}{z}^{\mathrm{3}} −\mathrm{6}{z}^{\mathrm{2}} −\mathrm{4}{z}+\mathrm{1}}{{z}^{\mathrm{4}} −\mathrm{4}{z}^{\mathrm{3}} −\mathrm{6}{z}^{\mathrm{2}} +\mathrm{4}{z}+\mathrm{1}}=\frac{{z}+\mathrm{1}}{{z}−\mathrm{1}} \\ $$$$\frac{\left({z}^{\mathrm{4}} −\mathrm{6}{z}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}\right)+\left(\mathrm{4}{z}^{\mathrm{3}} −\mathrm{4}{z}\right)}{\left({z}^{\mathrm{4}} −\mathrm{6}{z}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}\right)−\left(\mathrm{4}{z}^{\mathrm{3}} −\mathrm{4}{z}\right)}=\frac{\left({z}\right)+\left(\mathrm{1}\right)}{\left({z}\right)−\left(\mathrm{1}\right)} \\ $$$$\begin{array}{|c|}{\frac{{a}+{b}}{{a}−{b}}=\frac{{c}+{d}}{{c}−{d}}\Leftrightarrow\frac{{a}}{{b}}=\frac{{c}}{{d}}}\\\hline\end{array} \\ $$$$\frac{{z}^{\mathrm{4}} −\mathrm{6}{z}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}}{\mathrm{4}{z}^{\mathrm{3}} −\mathrm{4}{z}}=\frac{{z}}{\mathrm{1}} \\ $$$${z}^{\mathrm{4}} −\mathrm{6}{z}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}=\mathrm{4}{z}^{\mathrm{4}} −\mathrm{4}{z}^{\mathrm{2}} \\ $$$$\mathrm{3}{z}^{\mathrm{4}} +\mathrm{2}{z}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}=\mathrm{0} \\ $$$$\left({z}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}\right)\left(\mathrm{3}{z}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}\right)=\mathrm{0} \\ $$$$\begin{cases}{{z}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}=\mathrm{0}\:\Rightarrow{z}\notin\mathbb{R}}\\{\mathrm{3}{z}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}=\mathrm{0}\Rightarrow{z}=\pm\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{3}}}}\end{cases} \\ $$
Commented by ajfour last updated on 20/Jan/24
$${Thanks}\:{sir}.\:{Good}\:{ways}. \\ $$