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Número de raíces reales de un polinomio quintic

Obtener el número de raíces reales de la siguiente quintic polinomio $$f(x)= x^5+x^3-2x+1$$

Mi planteamiento:

En primer lugar, en la visión del polinomio, se debe tener claro que es continua. También, $f(-\infty)=-\infty$$f(\infty)=\infty$. Por lo tanto, la función tiene al menos una raíz. Ahora, la derivada se calcula como:

$$f'(x)=5x^4+3x^2-2$$

el que da las dos soluciones de la $\pm\sqrt{\frac25}$. Ahora, necesitamos para la prueba de las raíces en cada uno de los intervalos. En el primer Intervalo, el valor de la función es negativa en $-\infty$ y positivo en $-\sqrt{\frac25}$. Por lo tanto, la función tiene una raíz en el intervalo. Luego, en el segundo Intervalo de la función disminuye pero nunca toques $x$-eje de la toma valor positivo en $\sqrt{\frac25}$. Además, la función de nuevo empezar a aumentar en el tercer Intervalo y es positivo en $\infty$. Por lo tanto, tiene sólo una raíz.

Es mi enfoque correcto? Mi libro de texto nos da la respuesta 3 uso del teorema de Rolle. Se dice que desde la $f'(x)$ tiene dos raíces, a continuación, $f(x)$ tienen tres raíces utilizando el teorema de Rolle. Gracias.

8voto

da Boss Puntos 1142

Su enfoque está bien. Aquí es sólo otra manera.

Por Descartes' regla de los signos, $f(-x) = -x^5-x^3+2x+1$ tiene exactamente un cambio de signo, por lo que no es exactamente un real negativo de la raíz.

Como $f(x) = x^5+x^3-2x+1$ sí tiene dos cambios de signo, podemos tener una o dos raíces positivas. Estamos a la izquierda para mostrar no hay ninguno, que puede ser observada por los siguientes AM-GM: $$f(x) = x^5 + x^3 + 6\times \tfrac16 - 2x \geqslant \frac8{\sqrt[8]{6^6}}x -2x > 0$$ como $8 > 2\cdot 6^{3/4} \iff 4^4 > 6^3 \iff 256 > 216$, lo cual es cierto.

4voto

Technophile Puntos 101

Su enfoque es correcto, y que el libro pierde el punto. No hay ninguna relación directa entre el número de ceros de $f'(x)$ y el número de ceros de $f(x)$, ya que los derivados de ignorar términos constantes y (doblemente) las integrales se definen únicamente a una constante.

(El número de ceros de $f'(x)$ más uno es una cota superior para el número de raíces de $f(x)$, pero este último puede ir todo el camino hacia abajo a cero, como se señaló en los comentarios de esta respuesta.)

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