Sr Examen

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x^4+x=0 la ecuación

El profesor se sorprenderá mucho al ver tu solución correcta😉

v

Solución numérica:

Buscar la solución numérica en el intervalo [, ]

Solución

Ha introducido [src]
 4        
x  + x = 0
$$x^{4} + x = 0$$
Solución detallada
Tenemos la ecuación
$$x^{4} + x = 0$$
Evidentemente:
x0 = 0

luego,
cambiamos
$$\frac{1}{x^{3}} = -1$$
Ya que la potencia en la ecuación es igual a = -3 - no contiene número par en el numerador, entonces
la ecuación tendrá una raíz real.
Extraigamos la raíz de potencia -3 de las dos partes de la ecuación:
Obtenemos:
$$\frac{1}{\sqrt[3]{\frac{1}{x^{3}}}} = \frac{1}{\sqrt[3]{-1}}$$
o
$$x = - \left(-1\right)^{\frac{2}{3}}$$
Abrimos los paréntesis en el miembro derecho de la ecuación
x = 1^2/3

Obtenemos la respuesta: x = -(-1)^(2/3)

Las demás 2 raíces son complejas.
hacemos el cambio:
$$z = x$$
entonces la ecuación será así:
$$\frac{1}{z^{3}} = -1$$
Cualquier número complejo se puede presentar que:
$$z = r e^{i p}$$
sustituimos en la ecuación
$$\frac{e^{- 3 i p}}{r^{3}} = -1$$
donde
$$r = 1$$
- módulo del número complejo
Sustituyamos r:
$$e^{- 3 i p} = -1$$
Usando la fórmula de Euler hallemos las raíces para p
$$- i \sin{\left(3 p \right)} + \cos{\left(3 p \right)} = -1$$
es decir
$$\cos{\left(3 p \right)} = -1$$
y
$$- \sin{\left(3 p \right)} = 0$$
entonces
$$p = - \frac{2 \pi N}{3} - \frac{\pi}{3}$$
donde N=0,1,2,3,...
Seleccionando los valores de N y sustituyendo p en la fórmula para z
Es decir, la solución será para z:
$$z_{1} = -1$$
$$z_{2} = \frac{1}{2} - \frac{\sqrt{3} i}{2}$$
$$z_{3} = \frac{1}{2} + \frac{\sqrt{3} i}{2}$$
hacemos cambio inverso
$$z = x$$
$$x = z$$

Entonces la respuesta definitiva es:
x0 = 0

$$x_{1} = -1$$
$$x_{2} = \frac{1}{2} - \frac{\sqrt{3} i}{2}$$
$$x_{3} = \frac{1}{2} + \frac{\sqrt{3} i}{2}$$
Gráfica
Respuesta rápida [src]
x1 = -1
$$x_{1} = -1$$
x2 = 0
$$x_{2} = 0$$
             ___
     1   I*\/ 3 
x3 = - - -------
     2      2   
$$x_{3} = \frac{1}{2} - \frac{\sqrt{3} i}{2}$$
             ___
     1   I*\/ 3 
x4 = - + -------
     2      2   
$$x_{4} = \frac{1}{2} + \frac{\sqrt{3} i}{2}$$
x4 = 1/2 + sqrt(3)*i/2
Suma y producto de raíces [src]
suma
             ___           ___
     1   I*\/ 3    1   I*\/ 3 
-1 + - - ------- + - + -------
     2      2      2      2   
$$\left(-1 + \left(\frac{1}{2} - \frac{\sqrt{3} i}{2}\right)\right) + \left(\frac{1}{2} + \frac{\sqrt{3} i}{2}\right)$$
=
0
$$0$$
producto
   /        ___\ /        ___\
   |1   I*\/ 3 | |1   I*\/ 3 |
-0*|- - -------|*|- + -------|
   \2      2   / \2      2   /
$$- 0 \left(\frac{1}{2} - \frac{\sqrt{3} i}{2}\right) \left(\frac{1}{2} + \frac{\sqrt{3} i}{2}\right)$$
=
0
$$0$$
0
Respuesta numérica [src]
x1 = 0.5 + 0.866025403784439*i
x2 = 0.5 - 0.866025403784439*i
x3 = 0.0
x4 = -1.0
x4 = -1.0