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Simplificación de $\sqrt[4]{161-72 \sqrt{5}}$

$$\sqrt[4]{161-72 \sqrt{5}}$$

Traté de resolver esto de la siguiente manera:

la resultante será en la forma de $a+b\sqrt{5}$ desde el 5 es un excelente y no tiene otros factores distintos de 1 y sí mismo. Tomando esta expresión a la 4ª potencia da $a^4+4 \sqrt{5} a^3 b+30 a^2 b^2+20 \sqrt{5} a b^3+25 b^4$. Las partes enteras de esto debe ser igual a $161$ y el coeffecients de las raíces deben agregar a $-72$. Usted obtener simultánea del sistema:

$$a^4+30 a^2 b^2+25 b^4=161$$ $$4 a^3 b+20 a b^3=-72$$

En un intento de solucionar esto, primero trató de factor de cosas y volver a escribir como:

$$\left(a^2+5 b^2\right)^2+10 (a b)^2=161$$ $$4 a b \left(a^2+5 b^2\right)=-72$$

A continuación, dejando $p = a^2 + 5b^2$ $q = ab$ consigue

$$4 p q=-72$$ $$p^2+10 q^2=161$$

Sin embargo, la solución de este rendimientos desordenado raíces. Voy en el camino correcto?

33voto

David HAust Puntos 2696

Esto se puede hacer sin ningún tipo ad-hoc trucos. El almacenaje $\,\sqrt{a+b\sqrt{n}}\,$ se puede hacer con una simple regla que he descubierto en mi juventud (una prueba que se adjunta a continuación).

Simple Almacenaje Regla De $\rm\ \ \, \color{blue}{subtract\ out}\ \sqrt{norm}\:,\ \ then\ \ \color{brown}{divide\ out}\ \sqrt{trace} $

$\!\!\!\begin{align}\rm Recall\ \ w = a + b\sqrt{n}\ \ has\ \ {\bf norm}\ &=\: w\:\cdot\: w' = (a + b\sqrt{n})\ \cdot\: (a - b\sqrt{n})\ =\: a^2\! - n\: b^2\\[4pt] \rm and,\ furthermore,\ w\ \ has\ \ {\bf trace}\ &=\: w+w' = (a + b\sqrt{n}) + (a - b\sqrt{n})\: =\: 2\,a\end{align}$


Aquí $\:161-72\sqrt 5\:$ norma $= 1.\:$ $\rm\ \color{blue}{subtracting\ out}\ \sqrt{norm}\ = -1\ $ rendimientos $\ 162-72\sqrt 5\:$

que ha $\ {\rm\ \sqrt{trace}}\: =\: \sqrt{324}\ =\ 18.\ \ \ \ \rm \color{brown}{Dividing\ it\ out}\ \,$ de los de arriba de los rendimientos de $\ \ \ 9-4\sqrt 5$


La próxima $\:9-4\sqrt 5\:$ norma $= 1.\:$ $\rm\ \color{blue}{subtracting\ out}\ \sqrt{norm}\ = 1\ $ rendimientos $\ 8-4\sqrt 5\:$

con $\ {\rm\ \sqrt{trace}}\: =\: \sqrt{16}\ =\ 4.\ \ \ \ \rm \color{brown}{Dividing\ it\ out}\ $ de los de arriba de los rendimientos de $\ \ \ 2-\sqrt 5$

La negación de conseguir el positivo de la raíz cuadrada se obtiene el resultado. Elegimos el signo de la raíz cuadrada de modo que la aritmética es más simple. Cualquier elección va a trabajar, por ejemplo, aquí. Para más ejemplos de dimensionamiento ver muchos antes de puestos en el almacenaje. A continuación, es un boceto de una prueba de la regla.

Lema $\ \ \ \sqrt w\, =\, \dfrac{s}t,\quad \begin{eqnarray}s &=& w \pm \sqrt{ww'}\\ t &=& \pm\sqrt{s+s'}\end{eqnarray}\ \ $ al $\ \ \sqrt{ww'}\in\Bbb Q$

Prueba de $\ \ \ s^2\! = w (w+w' \pm 2\sqrt{ww'}) = w t^2$

21voto

Shanes927 Puntos 1

%#% $ #% El truco es notar que $$\sqrt[4]{161-72\sqrt5}=\sqrt[4]{81-72\sqrt5+80}=\sqrt[4]{(9-4\sqrt{5})^2}=\sqrt{9-4\sqrt{5}}=\sqrt{4-4\sqrt{5}+5}=\sqrt{(2-\sqrt{5})^2}=\sqrt5-2$ factores en $72$ y desde $2*9*4$ llegar esto

14voto

Dan Walker Puntos 3466

Otro enfoque. Podemos aplicar dos veces la siguiente general algebraica de identidad que involucra anidados los radicales \begin{equation*} \sqrt{a-\sqrt{b}}=\sqrt{\frac{a+\sqrt{a^{2}-b}}{2}}-\sqrt{\frac{a-\sqrt{ a^{2}-b}}{2}}\tag{1} \end{ecuación*} para obtener \begin{equation*} \sqrt[4]{161-72\sqrt{5}}=\sqrt[4]{161- \sqrt{25\,920}}=\sqrt{5}-2. \end{ecuación*} La computación numérica puede ser llevado a cabo de la siguiente manera:

\begin{eqnarray*} \sqrt[4]{161-72\sqrt{5}} &=&\left( \sqrt{\frac{161+\sqrt{161^{2}-25\,920}}{2} }-\sqrt{\frac{161-\sqrt{161^{2}-25\,920}}{2}}\right) ^{1/2} \\ &=&\left( \sqrt{\frac{161+1}{2}}-\sqrt{\frac{161-1}{2}}\right) ^{1/2} \\ &=&\sqrt{9-\sqrt{80}} \\ &=&\sqrt{\frac{9+\sqrt{9^{2}-80}}{2}}-\sqrt{\frac{9-\sqrt{9^{2}-80}}{2}} \\ &=&\sqrt{\frac{9+1}{2}}-\sqrt{\frac{9-1}{2}}\\ &=&\sqrt{5}-2. \end{eqnarray*}

AÑADIDO. Nota: Si el radical fueron de la forma $\sqrt{a+\sqrt{b}}$, a continuación, la aplicación de la identidad sería

\begin{equation*} \sqrt{a+\sqrt{b}}=\sqrt{\frac{a+\sqrt{a^{2}-b}}{2}}+\sqrt{\frac{a-\sqrt{ a^{2}-b}}{2}}.\tag{2} \end{ecuación*}

Prueba (de Sebastião e Silva, Silva Paulo, Compêndio de Álgebra II, 1963). Encontrar dos números racionales $x,y$ tal que

\begin{equation*} \sqrt{a+\sqrt{b}}=\sqrt{x}+\sqrt{y},\text{ with }a,b\in \mathbb{Q}, \end{ecuación*}

nos cuadrado ambos lados y reorganizar los términos

\begin{equation*} 2\sqrt{xy}=a-x-y+\sqrt{b}. \end{ecuación*}

El cuadrado de los rendimientos de nuevo \begin{equation*} 4xy=\left( a-x-y\right) ^{2}+2\left( a-x-y\right) \sqrt{b}+b. \end{ecuación*} Desde $x,y\in \mathbb{Q}$, $a-x-y=0$, lo que significa que $x,y$ satisfacer el sistema de ecuaciones

\begin{equation*} x+y=a,\qquad xy=\frac{b}{4}. \end{ecuación*}

En consecuencia, son las raíces de \begin{equation*} X^{2}-aX+\frac{b}{4}=0, \end{ecuación*}

es decir,

\begin{eqnarray*} x &=&X_{1}=\frac{a+\sqrt{a^{2}-b}}{2} \\ y &=&X_{2}=\frac{a-\sqrt{a^{2}-b}}{2}. \end{eqnarray*}

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