Question Number 211207 by Etimbuk last updated on 31/Aug/24
Answered by mr W last updated on 03/Sep/24
$${e}_{\mathrm{1}} ={a}+{b}+{c}+{d} \\ $$$${e}_{\mathrm{2}} ={ab}+{bc}+{cd}+{da}+{ac}+{bd} \\ $$$${e}_{\mathrm{3}} ={abc}+{bcd}+{cda}+{dab} \\ $$$${e}_{\mathrm{4}} ={abcd} \\ $$$${S}_{{n}} ={a}^{{n}} +{b}^{{n}} +{c}^{{n}} +{d}^{{n}} \\ $$$${S}_{\mathrm{1}} ={e}_{\mathrm{1}} =\mathrm{8} \\ $$$${S}_{\mathrm{2}} ={e}_{\mathrm{1}} {S}_{\mathrm{1}} −\mathrm{2}{e}_{\mathrm{2}} ={e}_{\mathrm{1}} ^{\mathrm{2}} −\mathrm{2}{e}_{\mathrm{2}} =\mathrm{64}−\mathrm{2}{e}_{\mathrm{2}} \\ $$$${S}_{\mathrm{3}} ={e}_{\mathrm{1}} {S}_{\mathrm{2}} −{e}_{\mathrm{2}} {S}_{\mathrm{1}} +\mathrm{3}{e}_{\mathrm{3}} ={e}_{\mathrm{1}} ^{\mathrm{3}} −\mathrm{3}{e}_{\mathrm{1}} {e}_{\mathrm{2}} +\mathrm{3}{e}_{\mathrm{3}} =\mathrm{512}−\mathrm{24}{e}_{\mathrm{2}} +\mathrm{3}{e}_{\mathrm{3}} \\ $$$${S}_{\mathrm{4}} ={e}_{\mathrm{1}} {S}_{\mathrm{3}} −{e}_{\mathrm{2}} {S}_{\mathrm{2}} +{e}_{\mathrm{3}} {S}_{\mathrm{1}} −\mathrm{4}{e}_{\mathrm{4}} ={e}_{\mathrm{1}} ^{\mathrm{4}} +\mathrm{2}{e}_{\mathrm{2}} ^{\mathrm{2}} −\mathrm{4}{e}_{\mathrm{1}} ^{\mathrm{2}} {e}_{\mathrm{2}} +\mathrm{4}{e}_{\mathrm{1}} {e}_{\mathrm{3}} −\mathrm{4}{e}_{\mathrm{4}} =\mathrm{4096}+\mathrm{2}{e}_{\mathrm{2}} ^{\mathrm{2}} −\mathrm{256}{e}_{\mathrm{2}} +\mathrm{32}{e}_{\mathrm{3}} −\mathrm{4}{e}_{\mathrm{4}} \\ $$$$\Phi=\mathrm{20}{S}_{\mathrm{2}} −\mathrm{8}{S}_{\mathrm{3}} +{S}_{\mathrm{4}} \\ $$$$\:\:\:=\mathrm{20}\left(\mathrm{64}−\mathrm{2}{e}_{\mathrm{2}} \right)−\mathrm{8}\left(\mathrm{512}−\mathrm{24}{e}_{\mathrm{2}} +\mathrm{3}{e}_{\mathrm{3}} \right)+\mathrm{4096}+\mathrm{2}{e}_{\mathrm{2}} ^{\mathrm{2}} −\mathrm{256}{e}_{\mathrm{2}} +\mathrm{32}{e}_{\mathrm{3}} −\mathrm{4}{e}_{\mathrm{4}} \\ $$$$\:\:\:=\mathrm{20}×\mathrm{64}−\mathrm{40}{e}_{\mathrm{2}} −\mathrm{8}×\mathrm{512}+\mathrm{192}{e}_{\mathrm{2}} −\mathrm{24}{e}_{\mathrm{3}} +\mathrm{4096}+\mathrm{2}{e}_{\mathrm{2}} ^{\mathrm{2}} −\mathrm{256}{e}_{\mathrm{2}} +\mathrm{32}{e}_{\mathrm{3}} −\mathrm{4}{e}_{\mathrm{4}} \\ $$$$\:\:\:=−\mathrm{72}+\mathrm{2}\left({e}_{\mathrm{2}} −\mathrm{26}\right)^{\mathrm{2}} +\mathrm{4}\left(\mathrm{2}{e}_{\mathrm{3}} −{e}_{\mathrm{4}} \right) \\ $$$$\Phi\:{can}\:{take}\:{any}\:{real}\:{value}! \\ $$$${there}\:{is}\:{no}\:{minimum}! \\ $$$${there}\:{is}\:{no}\:{maximum}! \\ $$
Answered by AlagaIbile last updated on 03/Sep/24
$$\mathrm{112} \\ $$
Commented by mr W last updated on 03/Sep/24
$${please}\:{show}\:{how}\:{you}\:{got}\:{this}. \\ $$
Commented by AlagaIbile last updated on 08/Sep/24
$$\:\:\underset{{cyclic}} {\sum}\:\boldsymbol{{a}}^{\mathrm{4}} \:−\:\mathrm{8}\boldsymbol{{a}}^{\mathrm{3}} \:+\:\mathrm{20}\boldsymbol{{a}}^{\mathrm{2}} \\ $$$$\:=\:\underset{{cyclic}} {\sum}\left[\left(\boldsymbol{{a}}^{\mathrm{2}} \:−\:\mathrm{4}\boldsymbol{{a}}\:+\:\mathrm{2}\right)^{\mathrm{2}} +\:\mathrm{16}\boldsymbol{{a}}\:−\:\mathrm{4}\right] \\ $$$$\:=\:\underset{\boldsymbol{{cyclic}}} {\sum}\left(\boldsymbol{{a}}^{\mathrm{2}} \:−\:\mathrm{4}\boldsymbol{{a}}\:+\:\mathrm{2}\right)^{\mathrm{2}} +\:\mathrm{16}\left(\mathrm{8}\right)\:−\:\mathrm{4}\left(\mathrm{4}\right)\:\geqslant\:\mathrm{112} \\ $$$$\:{Equality}\:{is}\:{attained}\:{when}\:\boldsymbol{{a}}\:=\:\boldsymbol{{b}}\:=\:\mathrm{2}\:+\:\sqrt{\mathrm{2}} \\ $$$$\:{and}\:\boldsymbol{{c}}\:=\:\boldsymbol{{d}}\:=\:\mathrm{2}\:−\:\sqrt{\mathrm{2}} \\ $$