Dado el polinomio [matemáticas] 15x ^ 3 + 134x ^ 2-11x-18 [/ matemáticas], ¿cuáles son todas las raíces?

Ya se han proporcionado buenas respuestas. Daré la solución a este problema con la ayuda de cuatro programas diferentes o Computer Algebra Systems.

El uso de Mathematica, el siguiente código se puede escribir:

Resolver [15 x ^ 3 + 134 x ^ 2 – 11 x – 18 == 0, x]

La función incorporada de Mathematica Reducir [] o Raíces [] también se puede utilizar en lugar de Resolver [].

FindInstance [] se puede utilizar para encontrar las raíces:

FindInstance [15 x ^ 3 + 134 x ^ 2 – 11 x – 18 == 0, x, 3]

El uso de arce, el siguiente código se escribe:

{resolver (15 * x ^ 3 + 134 * x ^ 2-11 * x-18 = 0, x)}

Usando la calculadora científica Texas Instruments 92 Plus o el TI Nspire CAS, uno puede escribir:

resolver (15 * x ^ (3) + 134 * x ^ (2) -11 * x-18 = 0, x)

Usando Maxima, uno puede escribir:

resolver (15 * x ^ 3 + 134 * x ^ 2-11 * x-18 = 0, x)

Todos los códigos anteriores dan el mismo resultado o la respuesta:

[matemáticas] \ displaystyle \ color {rojo} {x = −9; x = \ frac {-1} {3}; x = \ frac {2} {5}} [/ matemáticas]

A continuación se muestra un gráfico de la curva [matemáticas] 15 x ^ 3 + 134 x ^ 2 – 11 x – 18 [/ math] que muestra las tres raíces (en rojo) como puntos de intersección con el [matemáticas] eje x [/ matemáticas] (de Wolfram Alpha):

Alternativamente, uno puede tratar de encontrar gráficamente las raíces usando una gráfica como la de arriba y examinando la ubicación aproximada de los puntos de intersección, luego se puede escribir el siguiente código de Mathematica:

eq = 15 x ^ 3 + 134 x ^ 2 – 11 x – 18;
{FindRoot [eq, {x, 1}], FindRoot [eq, {x, -1}], FindRoot [eq, {x, -8}]}

El resultado obtenido representa los valores numéricos de las tres raíces:

{x -> 0.4}, {x -> -0.333333}, {x -> -9.}

E incluso otra forma de encontrar las raíces es factorizar el polinomio dado y escribir el código de Mathematica:

Factoriza [15 x ^ 3 + 134 x ^ 2 – 11 x – 18]

El resultado obtenido es:

[matemáticas] \ displaystyle 15 x ^ 3 + 134 x ^ 2 – 11 x – 18 = (x + 9) (3 x + 1) (5 x-2) [/ matemáticas]

Se puede utilizar FullSimplify [] en lugar de Factor [].

Si se trataba de una ecuación cuadrática, sería fácil. Basta con meter en los coeficientes y la respuesta sería salir. Es un cubico. Si podemos encontrar alguna raíz, podemos dividir por ese factor para reducirla a un valor cuadrático. Las otras dos raíces serán fáciles.

La pregunta es, cómo encontrar de manera efectiva que la primera raíz.

El uso de Python, podemos definir la ecuación muy sencilla:

def p (x): devuelve 15 * x ** 3 + 134 * x ** 2 – 11 * x – 18

ahora importe el buscador de raíces newton-raphson de scipy

de Newton importación scipy.optimize

newton (p, 0) devuelve -0.333 …, es decir (x + 1/3) es un factor

Probablemente sea una buena idea verificar que esto sea una raíz real, no una aproximación, pero eso es sencillo.

Si nos sentimos perezosos, podemos ‘buscar’ las otras raíces directamente dando a newton () diferentes puntos de partida.

Debo admitir que esto es un poco numérico, pero las otras respuestas ya han explorado formas más analíticas para la respuesta. Entonces este es numérico.

[matemáticas] 15x ^ 3 + 134x ^ 2-11x-18 = 0 [/ matemáticas]
En primer lugar, vamos a tratar de adivinar algunas raíces racionales. Todos tienen la forma [matemática] \ frac {a} {b} [/ matemática], donde a y b son divisores de 18 y 15 respectivamente.
Comencemos con los enteros.
f (0) = – 18, f (1) = 120, f (-1) = 112, f (-2)> 0, f (-3)> 0, f (-6) => 0, f ( -9) = 9 (135 × 9-134 × 9-11 + 2) = 0
Entonces una raíz es -9.
Ahora podemos dividir f (x) entre (x + 9) para obtener
15x ^ 3 + 134x ^ 2-11x-18 = (x + 9) (15x ^ 2-x-2)
Ahora usa la fórmula para las raíces del cuádruple (o usa el teorema de viets si eres bueno con las fracciones) para obtener
(x + 9) (3x + 1) (5x-2)

Sabemos que [math] 135 [/ math] es [math] 15 \ times 9. [/ Math]

Así que usando que podemos escribir la ecuación como

[matemáticas] 15x ^ 3 + 135x ^ 2-x ^ 2-11x-18 = 0 [/ matemáticas]

[matemáticas] 15x ^ 2 (x + 9) – (x ^ 2 + 11x + 18) = 0 [/ matemáticas]

[matemáticas] 15x ^ 2 (x + 9) – (x + 2) (x + 9) = 0 [/ matemáticas]

[matemáticas] (x + 9) (15x ^ 2-x-2) = 0 [/ matemáticas]

[matemáticas] (x + 9) (15x ^ 2-6x + 5x-2) = 0 [/ matemáticas]

[Matemáticas] (x + 9) (3x + 1) (5x-2) = 0 [/ math], por lo tanto las raíces son [matemáticas] x = -9, – \ frac {1} {3}, \ frac { 2} {5} [/ matemáticas]

[matemáticas] [/ matemáticas]

Para un polinomio con el coeficiente principal [math] 1 [/ math], todas las raíces posibles deben ser un factor del término constante, que aquí es [math] -18 [/ math].

Existe un teorema para garantizar que cada raíz de un polinomio con el coeficiente principal [matemática] 1 [/ matemática] debe ser un factor de su término constante.

Es posible que vea mi respuesta a una pregunta similar:

¿Cómo encuentro todas las raíces del polinomio cuártico [matemáticas] x ^ 4 + x ^ 3 + 14x ^ 2 + 16x-32 [/ matemáticas]?

Para los polinomios de libros de texto en los que puede contar con raíces “agradables”, el teorema de la raíz racional suele ser el camino a seguir. Por el teorema, sabemos que ninguna raíz racional en la forma [matemáticas] p / q [/ matemáticas] con [matemáticas] p, q [/ matemáticas] primos entre sí tiene que tener [matemáticas] p | 15 [/ matemáticas] y [ matemáticas] q | 18 [/ matemáticas]. Por lo que las opciones para [matemáticas] p [/ matemáticas] son ​​[matemáticas] \ pm 1, \ pm 3, \ pm 5, \ pm 15 [/ matemáticas] y las opciones para [matemáticas] q [/ matemáticas] son ​​[matemáticas ] \ pm 1, \ pm 2, \ pm 9, \ pm 18 [/ math]. Eso nos da treinta y dos opciones posibles (cuatro valores para [matemáticas] | P | [/ matemáticas], cuatro valores para [matemáticas] | q | [/ matemáticas], y dos signos), y como resulta que [matemáticas] -9 [/ matemáticas] funciona.

Una vez que tenga la primera raíz, puede hacer una división larga polinómica para obtener un cuadrático, y luego puede resolverlo con la fórmula cuadrática.

por muchos ensayos y errores,

⑴ 15x³ + 134x²-11x-18 = (3x² + 28x + 9) (5x-2) = (3x + 1) (x + 9) (5x-2)

⑵ Los ceros del polinomio son:

x = -9, x = 2/5, x = -1 / 3

Como pedías factorizar el polinomio, lo primero que pensé que intentaría era ver si tiene una raíz entera. Tenga en cuenta que si el valor del polinomio es cero, entonces una raíz número entero x debe dividir el término constante, por lo que necesitamos para tratar los factores constantes 1, -1, 2, -2, 3, -3, 6, -6, 9, -9, 18, -18. No recibimos un golpe hasta que intentamos -9: cuando x = -9, el valor del cubo es cero, así que esa es nuestra primera raíz.

Ahora dividimos el polinomio entre (x + 9), que es nuestro primer factor (ya que -9 es una raíz). El cociente es 15x²-X-2. Si usted está trabajando en las cúbicas de factoraje, que ya sabe cómo factorizar una ecuación cuadrática, por lo que encontrará que este cociente es (3x + 1) (5x-2), por lo que las otras dos raíces -1/3 y 2 / 5.

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