z^6-2z^3+2=0
Sé resolver las que son de grado dos por ejemplo porque es con la fórmula con la que se resuelve una euación de segundo grado normal, pero no entiendo este tipo, ¿se supone que tengo que aplicar ruffini y después el método de Newton para hallar los ceros? Si pueden resolverlo y explicarle como les estaría muy agradecida. Gracias de antemano.
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No; por Ruffini no ibas a poder resolverlo precisamente porque las raíces son complejas.
Fíjate en que los exponentes son tales que si hacemos el cambio de variable z^3 = x, lo convertimos en una ecuación de segundo grado:
z^3 = x
=> x^2 - 2x + 2 = 0
Resolvemos la ecuación de segundo grado y obtenemos:
x1 = 1 + i
x2 = 1 - i
Ahora deshacemos el cambio de variable para cada una de esas soluciones. Para ello tienes que saber sacar raíces cúbicas (o n-ésimas) de números complejos. Si no sabes, puedes encontrar información en Internet; por ejemplo el vídeo que pongo en la fuente.
x1 = 1 + i
= √2 (45º ----> módulo √2, argumento 45º
z = x^(1/3)
=> z1 = 2^(1/6) (15º
=> z2 = 2^(1/6) (135º
=> z3 = 2^(1/6) (255º
x2 = 1 - i
= √2 (315º
z = x^(1/3)
=> z1 = 2^(1/6) (105º
=> z2 = 2^(1/6) (225º
=> z3 = 2^(1/6) (345º
Si los ordenamos por ángulo:
z1 = 2^(1/6) (15º
z2 = 2^(1/6) (105º
z3 = 2^(1/6) (135º
z4 = 2^(1/6) (225º
z5 = 2^(1/6) (255º
z6 = 2^(1/6) (345º
Saludos.
z⁶ - 2z³ + 2 = 0 → let: y = z³
y² - 2y + 2 = 0
y² - 2y + 1 + 1 = 0
y² - 2y + 1 = - 1
(y - 1)² = - 1 → recall: i² = - 1
(y - 1)² = (± i)²
y - 1 = ± i
y = 1 ± i ← there are 2 possibilities
y₁ = 1 + i
y₂ = 1 - i
m = √(1 + 1) = √2 = 2^(1/2) ← this is the modulus of y₁ and y₂
The modulus of z is: (√2)^(1/3) = [2^(1/2)]^(1/3) = 2^(1/6)
First case: y₁ = 1 + i
tan(α) = 1/1 → α = π/4 ← this is the argument of y₁ → the argument of z is: (α/3) = π/12
y₁ = m.e^(i.α) ← this is the Euler's form
z₁ = 2^(1/6) * e^(i.π/12)
z₁ = 2^(1/6) * [cos(π/12) + i.sin(π/12)]
z₂ = 2^(1/6) * e^[(i.π/12) + (i.2π/3)]
z₂ = 2^(1/6) * e^(i.3π/4)
z₂ = 2^(1/6) * [cos(3π/4) + i.sin(3π/4)]
z₂ = 2^(1/6) * [- (√2)/2 + i.(√2)/2]
z₂ = 2^(1/6) * [(√2)/2] * (- 1 + i)
z₂ = 2^(1/6) * (√2) * (1/2) * (- 1 + i)
z₂ = 2^(1/6) * 2^(1/2) * 2^(- 1) * (- 1 + i)
z₂ = 2^[(1/6) + (1/2) - 1] * (- 1 + i)
z₂ = 2^(- 1/3) * (- 1 + i)
z₃ = 2^(1/6) * e^[(i.3π/4) + (i.2π/3)]
z₃ = 2^(1/6) * e^(i.17π/12)
z₃ = 2^(1/6) * [cos(17π/12) + i.sin(17π/12)]
z₃ = 2^(1/6) * [cos{(12π + 5π)/12} + i.sin{(12π + 5π)/12}]
z₃ = 2^(1/6) * [cos{(12π/12) + (5π/12)} + i.sin{(12π/12) + (5π/12)}]
z₃ = 2^(1/6) * [cos{π + (5π/12)} + i.sin{π + (5π/12)}]
z₃ = 2^(1/6) * [- cos(5π/12) - i.sin(5π/12)]
z₃ = - 2^(1/6) * [cos(5π/12) + i.sin(5π/12)]
Second case: y₂ = 1 - i
tan(α) = - 1/1 → α = - π/4 ← this is the argument of y₂ → the argument of z is: (α/3) = - π/12
y₂ = m.e^(i.α) ← this is the Euler's form
z₄ = 2^(1/6) * [cos(- π/12) + i.sin(- π/12)]
z₄ = 2^(1/6) * [cos(π/12) - i.sin(π/12)]
z₅ = 2^(1/6) * e^[(- i.π/12) + (i.2π/3)]
z₅ = 2^(1/6) * e^(i.7π/12)
z₅ = 2^(1/6) * [cos(7π/12) + i.sin(7π/12)]
z₅ = 2^(1/6) * [cos{(12π - 5π)/12} + i.sin{(12π - 5π)/12}]
z₅ = 2^(1/6) * [cos{(12π/12) - (5π/12)} + i.sin{(12π/12) - (5π/12)}]
z₅ = 2^(1/6) * [cos{π - (5π/12)} + i.sin{π - (5π/12)}]
z₅ = 2^(1/6) * [- cos(5π/12) - i.sin(5π/12)]
z₅ = - 2^(1/6) * [cos(5π/12) + i.sin(5π/12)]
z₆ = 2^(1/6) * e^[(i.7π/12) + (i.2π/3)]
z₆ = 2^(1/6) * e^(i.5π/4)
z₆ = 2^(1/6) * [cos(5π/4) + i.sin(5π/4)]
z₆ = 2^(1/6) * [cos{4π + π)/4} + i.sin{4π + π)/4}]
z₆ = 2^(1/6) * [cos{(4π/4) + (π/4)} + i.sin{(4π/4) + (π/4)}]
z₆ = 2^(1/6) * [cos{π + (π/4)} + i.sin{π + (π/4)}]
z₆ = 2^(1/6) * [- cos(π/4) - i.sin(π/4)]
z₆ = - 2^(1/6) * [cos(π/4) + i.sin(π/4)]
z₆ = 2^(1/6) * [(√2)/2 + i.(√2)/2]
z₆ = 2^(1/6) * [(√2)/2] * (1 + i)
z₆ = 2^(1/6) * √2 * (1/2) * (1 + i)
z₆ = 2^(1/6) * 2^(1/2) * 2^(- 1) * (1 + i)
z₆ = 2^[(1/6) + (1/2) - 1] * (1 + i)
z₆ = 2^(- 1/3) * (1 + i)
Resume:
z₁ = 2^(1/6) * [cos(π/12) + i.sin(π/12)]
z₂ = 2^(- 1/3) * (- 1 + i)
z₃ = - 2^(1/6) * [cos(5π/12) + i.sin(5π/12)]
z₄ = 2^(1/6) * [cos(π/12) - i.sin(π/12)]
z₅ = - 2^(1/6) * [cos(5π/12) + i.sin(5π/12)]
z₆ = 2^(- 1/3) * (1 + i)
…you can see that: z₅ = z₃
…you can see that: z₄ is the conjugate of z₁
Resume: 5 solutions
z = 2^(1/6) * [cos(π/12) + i.sin(π/12)]
z = 2^(1/6) * [cos(π/12) - i.sin(π/12)]
z = - 2^(1/6) * [cos(5π/12) + i.sin(5π/12)]
z = 2^(- 1/3) * (- 1 + i)
z = 2^(- 1/3) * (1 + i)
Si has oído hablar de las ecuaciones bicuadradas, esto es igual, pero "tricuadradas". Sólo tienes potencias de tres: 0, 3, 6.
Vamos a hacer un cambio de variable, llamamos t a z³. t=z³.
Entonces t²=z^6 (elevando al cuadrado los dos miembros).
Sustituimos en la ecuación de arriba y queda
t² - 2t + 2 =0
Ahora es una ecuación de segundo grado que se resuelve como siempre, con la fórmula
t = - b ± ...
y con esto obtendrás los dos posibles valores de t. Luego tendrás que hacerles las raíces cúbicas para hallar los de z que piden. Recuerda que la raíz cúbica tiene 3 soluciones en números complejos y no solo una como en los reales; pero hasta que llegues a las expresiones t=algo, es todo como siempre.