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martes, 2 de enero de 2024

Una ecuación polinómica de grado 3

Veamos cómo resolver la siguiente ecuación polinómica de tercer grado, sin recurrir a encontrar préviamente las raíces del polinomio del primer miebro (para luego factorizar): intentaremos factorizar directamente, valíendonos de algunas identidades notables. La ecuación es la siguiente: x^3-x^2+12=0

En concreto, las identidades que, como veremos enseguida, se adecúan bien a nuestro objetivo son: a^3+b^3=(a+b)\,(a^2-ab+b^2) \quad (1) y a^2-b^2=(a-b)\,(a+b) \quad (2). Procedamos:

x^3-x^2+12=0
  x^3-x^2+2^3+2^2=0
    (x^3+2^3)-(x^2-2^2)=0
      \left((x+2)\,(x^2-2x+2^2)\right)-\left((x-2)\,(x+2)\right)=0 (teniendo en cuenta (1) en el primer término del primer miembro y (2) en el segundo término)
        (x+2)\,\left( (x^2-2x+2^2)-x+2 \right)=0
          (x+2)\,(x^2-3x+6)=0 \Leftrightarrow \left\{\begin{matrix}x+2=0 \Leftrightarrow x=-2 \\ x^2-3x+6=0 \Leftrightarrow x=\dfrac{-(-3)\pm \sqrt{(-3)^2-4\cdot 6 \cdot 1}}{2\cdot 1}=\dfrac{3\pm i\,\sqrt{15}}{2}\end{matrix}\right.
Luego la solución se compone de un valor real y dos valores complejos: \{-2, \dfrac{3- i\,\sqrt{15}}{2}, \dfrac{3 + i\,\sqrt{15}}{2}\} \diamond

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