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Encontrar todos los pares de ecuaciones cúbicas

Encontrar todos los pares de ecuaciones cúbicas $x^3+ax^2+bx+c=0$ $x^3+bx^2+ax+c=0$ donde $a,b$ son enteros positivos y $c$ no es igual a $0$ es un número entero, de tal manera que tanto las ecuaciones tienen tres entero raíces y exactamente uno de los tres raíces es común a ambas ecuaciones.

He probado la suma y el producto de las relaciones con los coeficientes, pero tengo más variables que el número de ecuaciones.Todo lo que obtuve fue que la raíz común tiene que ser $x=1$. ¿Qué hago después?Gracias.

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CodingBytes Puntos 102

Podemos suponer $a>b\geq1$. Una $x$ que resuelve las ecuaciones es $\ne0$ y también se resuelve la ecuación $$(a-b)(x^2-x)=0\ .$$ Esto implica $x=1$ e implica la $c=-1-a-b$. La deflación de los polinomios en la pregunta por el factor de $x-1$ nos deja con el par de ecuaciones $$\left.\eqalign{x^2+(a+1)x+a+b+1&=0\cr y^2+(b+1)y+a+b+1&=0\cr}\right\}$$ que debe tener en total cuatro diferentes pares de enteros soluciones de $\ne1$. Vamos $-r$, $-s$ ser la solución de la primera de estas ecuaciones, y $-u$, $-v$ ser la solución de la segunda. De ello se sigue que $$\eqalign{r+s&=a+1,\qquad rs=a+b+1\geq4\cr u+v y=b+1,\qquad uv=a+b+1\geq4\ .\cr}\etiqueta{1}$$ De ello se desprende que todas las cuatro cantidades $r$, $s$, $u$, $v$ se $>0$. Podemos asumir $r>s$, $\>u>v$.

Ahora consideraremos $r$ $s$ como se ha dado y tiene que comprobar que los pares de $(r,s)$ son admisibles. Desde la parte superior de la línea de $(1)$ obtenemos que $$a=r+s-1,\qquad b=rs-r-s\ ,$$ de modo que la segunda línea de $(1)$ da $$\eqalign{u+v&=rs-r-s+1=(r-1)(s-1)\ ,\cr uv&=ld\ .\cr}\etiqueta{2}$$ La condición de $u+v=b+1\geq2$ implica entonces $r>s\geq2$.

El equatons $(2)$ implica que $u$ $v$ son las soluciones $t_1$, $t_2$ de la ecuación cuadrática $$t^2-(rs-r-s+1) t+rs=0\tag{3}$$ con discriminante $$D:=(rs-r-s+1)^2-4rs=(rs-r-s-1)^2-4(r+s)\ .\tag{4}$$ Queremos que $D$ es un cuadrado. El número de $D$ sólo puede ser un cuadrado si $D\leq(rs-r-s-2)^2$. Ahora la condición $$(rs-r-s-1)^2-4(r+s)\leq(rs-r-s-2)^2$$ se simplifica a $2(r-3)(s-3)\leq21$, o $$(r-3)(s-3)\leq10\ .$$ Esto nos deja con los casos de (i) $r>s=2$, (ii) $r>s=3$ y $${\rm (iii):}\qquad 4\leq s<r\leq 3+{10\over s-3}\ .\tag{5}$$ In the case (i) we obtain from $(4)$ que $D=(r-5)^2-24$. Desde $D$ tiene que ser un cuadrado, esto significa que tenemos que representar a $24$ como una suma de sucesivos números impares. Hay dos de estas representaciones, es decir,$24=3+5+7+9$$24=11+13$, que conduce a la admisible pares de $(10,2)$$(12,2)$.

En el caso (ii) se obtiene a partir de a $(4)$ que $D=(2r-5)^2-21$. Esto significa que tenemos que representar a $21$ como una suma de sucesivos números impares. Hay dos de estas representaciones, es decir,$21=5+7+9$$21=21$, que conduce a la admisible pares $(5,3)$, $(8,3)$.

En el caso (iii) las condiciones de $(5)$ admiten $s=4$$r\in[5..13]$, e $s=5$$r\in[6..8]$. La comprobación de los casos reveils que sólo $(5,4)$ es admisible par.

Todos en todo lo que hemos encontrado cinco admisible pares de $(r,s)$, es decir, $$(10,2),\quad(12,2),\quad (5,3),\quad(8,3),\quad (5,4)\ .$$ Las soluciones correspondientes a $\{u,v\}$ $(3)$ son entonces $$\{5,4\},\quad\{8,3\},\quad\{5,3\},\quad\{12,2\},\quad\{10,2\}\ .$$ Como queremos $r$, $s$, $u$, $v$ todos diferentes, tenemos que descartar el par $(r,s)=(5,3)$, y nos quedamos con básicamente dos soluciones para el problema original, correspondientes a los pares de $(r,s)=(10,2)$$(r,s)=(12,2)$. De $(1)$ $c=-1-a-b$ se obtiene el coeficiente de triples $$(a,b,c)=(11,8,-20)\quad{\rm and}\quad (a,b,c)=(13,10,-24)\ .$$

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Matthew Scouten Puntos 2518

Supongamos que las raíces del primer polinomio se $s,t,u$ y las raíces de la segunda se $s,v,w$ donde $s,t,u,v,w$ son enteros. Usted tiene $$ \eqalign{ s t u &= svw = -c\cr st + su + tu &= -s -v - w = b\cr -s - t - u &= sv + sw + vw = a\cr}$$ Desde $c \ne 0$ podemos dividir $s$ a partir de la primera ecuación, la obtención de $tu = vw$. La resultante de $st + su + tu + s + v + w$ $sv + sw + vw + s + t + u$ con respecto al $s$ es $$ -utw-utv+uwv+twv+{u}^{2}+tu+{t}^{2}-{w}^{2}-wv-{v}^{2}+u+t-w-v$$ y la resultante de esta y $tu - vw$ con respecto al $t$ es $$ \left( u-w \ \ derecho) \left( u-v \right) \left( uwv+{u}^{2}+uv+uw+wv+u \right) $$ Ahora no queremos $u=w$ o $u=v$ porque $s$ debe ser la única raíz en común, por lo que debemos tener $$uwv+{u}^{2}+uv+uw+wv+u = u^2 + (w+1)(v+1) u + vw = 0$$ Entre el entero de soluciones de esto son $$ \eqalign{v = 0 y u = 0, w = \text{arbitraria}\cr v = 0, y u = -w - 1, w = \text{arbitraria}\cr v = -1,& w = u^2, u = \text{arbitraria}\cr u = -1, & w = -v, v = \text{arbitraria}\cr u = v^2, y w = -v, v = \text{arbitraria}\cr u = -2, & v = -3, w = -8\cr u = -2, & v = -4, w = -5\cr u = -3, & v = -2, w = -12\cr u = -3, & v = -3, w = -5\cr u = -4, & v = -2, w = -10\cr u = -5, & v = -2, w = -10\cr u = -5, & v = -3, w = -5\cr u = -8, & v = -2, w = -12\cr u = -10, & v = -4, w = -5\cr u = -12, & v = -3, w = -8\cr}$$ y los obtenidos a partir de estas intercambiando $v$$w$. La sustitución de estos en el primer conjunto de ecuaciones, tengo el siguiente entero soluciones con $a,b > 0$$c \ne 0$: $$ \eqalign{a &= 13, b = 10, c = -24\cr a &= 11, b = 8, c = -20\cr}$$ No estoy seguro de que estas son las únicas soluciones que satisfagan los requisitos, pero no me sorprendería.

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