Ir al contenido principal

¿Cómo utilizar división sintética para una ecuación cúbica? Ejemplo 1

La ecuación cúbica que vamos a reducir de orden y también hallar una de las soluciones es la siguiente:
\[m^{3}+m^{2}-2m-2=0\]
Encontramos todos los posibles divisores del término que no tiene $m$
el cuál será nuestro término independiente, y todos los posibles divisores del término que acompaña al término cúbico, para nuestro caso es $1$, por lo tanto tenemos:
\[p=D_{2}=(\pm 1, \pm 2)\]
\[q=D_{1}=(\pm 1)\]
Donde las posibles raíces racionales son de la forma:
\[\frac{p}{q}=\frac{(\pm 1, \pm 2)}{(\pm 1)}=(\pm 1, \pm 2)\]
Aplicamos la división sintética e identificamos cada término de la ecuación cúbica con su respectivo número, bajamos el $1$:
\[\left.\begin{matrix} m^{3} &m^{2}  &m  & T.I.\\  1& 1 & -2 & -2\\  &  &  & \\ --&--  &--  &-- \\  1 &  &  & \end{matrix}\right|m=1\]
Multiplicamos el $m=1$ por el $1$ que bajamos, y el resultado lo pasamos a sumar debajo del $1$ de la siguiente columna:
\[\left.\begin{matrix} m^{3} &m^{2}  &m  & T.I.\\ 1& 1 & -2 & -2\\ & 1 &  & \\  --&--  &--  &-- \\ 1 & 2 &  & \end{matrix}\right|m=1\]
Ahora multiplicamos el $m=1$ por el resultado $2$, y pasamos ese resultado a sumar debajo del $-2$:
\[\left.\begin{matrix} m^{3} &m^{2}  &m  & T.I.\\  1& 1 & -2 & -2\\ & 1 & 2 & \\ --&--  &--  &-- \\1 & 2 &0  & \end{matrix}\right|m=1\]
Ahora multiplicamos el $m=1$ por el resultado $0$,  pasamos ese resultado a sumar debajo del $-2$:
\[\left.\begin{matrix} m^{3} &m^{2}  &m  & T.I.\\ 1& 1 & -2 & -2\\ & 1 & 2 & 0\\ --&--  &--  &-- \\  1 & 2 &0  & -2\end{matrix}\right|m=1\]
Como el ultimo resultado no nos da cero, intentamos con otro número, con $m=-1$ y realizamos el mismo proceso, y obtenemos:
\[\left.\begin{matrix} m^{3} &m^{2}  &m  & T.I.\\ 1& 1 & -2 & -2\\  & -1 & 0 & 2\\  --&--  &--  &-- \\  1 & 0 &-2  & 0\end{matrix}\right|m=-1\]
Para este caso, como el último término nos da cero, tenemos la primera solución a nuestra ecuación cúbica $m=-1$, con los términos que sobran, armamos una ecuación cuadrática:
\[\left.\begin{matrix} m^{3} &m^{2}  &m  & T.I.\\ 1& 1 & -2 & -2\\  & -1 & 0 & 2\\  --&--  &--  &-- \\  1 & 0 &-2  & 0\end{matrix}\right|m=-1\]
El primer termino $-1$ corresponderá a $m^{2}$ el segundo término $0$
corresponderá a $m$ y el ultimo término $-2$ al término independiente, por lo tanto la factorización de nuestra ecuación cúbica es de la forma:
\[(m+1)(m^{2}-2)=0\]
Donde las soluciones son:
\[m_{1}=-1\quad m_{2}=\sqrt{2}\quad m_{3}=-\sqrt{2}\]

Comentarios

Entradas populares de este blog

Demostración ecuación diferencial lineal homogénea de segundo orden con Wronskiano

En esta ocasión, vengo a mostrarles la solución del problema 47 de ecuaciones diferenciales de segundo orden homogeneas del libro de  Ecuaciones diferenciales con aplicaciones 2da edición,  del autor  Dennis G. Zill. El problema es el siguiente: Sean $y_{1}$ y $y_{2}$ dos soluciones de: \[a_{2}(x)y''+a_{1}(x)y'+a_{0}y=0\] (a) Sí $W(y_{1},y_{2})$ es el wronskiano de $y_{1}$ y $y_{2}$, demuestre que \[a_{2}(x)\frac{dW}{dx}+a_{1}(x)W=0\] Como $y_{1}$ y $y_{2}$ son soluciones de la ecuación diferencial homogénea de segundo orden, luego también deben ser soluciones de las ecuaciones diferenciales: \[a_{2}(x)y_{1}''+a_{1}(x)y_{1}'+a_{0}y_{1}=0\] \[a_{2}(x)y_{2}''+a_{1}(x)y_{2}'+a_{0}y_{2}=0\] El wronskiano es de la forma: \[W(y_{1},y_{2})=\begin{vmatrix}y_{1} & y_{2}\\y_{1}' & y_{2}'\end{vmatrix}\] \[W(y_{1},y_{2})=y_{1}y_{2}'-y_{2}y_{1}'\] La derivada del Wronskiano es: \[\frac{dW}{dx}=(y_{1}y_{2}')'-(y_{2}y_{1}')'\...

¿Cómo son las integrales del tipo arcoseno o arcocoseno?

Del curso de Cálculo Integral aprendemos que las integrales de tipo arcoseno u arcocoseno son de la forma: \[\int \frac{du}{\sqrt{1-u^{2}}}=arcsen(u)\] ó \[\int -\frac{du}{\sqrt{1-u^{2}}}=arccos(u)\] Hasta es posible ver dicha integral de un poco más complicada sin importar que sea positiva (arcoseno) u negativa (arcocoseno): \[\int \pm \frac{f'(u)du}{\sqrt{1-[f(u)]^{2}}}\] Sólo en esos casos podemos conocer algunas integrales que podemos resolver, pero existen otras integrales que con un cambio de variable, u organización de términos especifico, puede darnos en términos de arcoseno u arcocoseno, un ejemplo puede ser el siguiente: \[\int \frac{du}{\sqrt{a^{2}-u^{2}}}\] Acá simplemente dentro de la raíz cuadrada debemos dejarlo de la forma: 1-término al cuadrado para que nos quede fácil de identificar, y así se pueda hacer fácil la integración: \[\int \frac{du}{\sqrt{a^{2}\left(1-\frac{u^{2}}{a^{2}}\right)}}\] El término $a^{2}$, sale de la raíz cuadrada como $a$,  \[\frac{1}{a}\int...

¿Cuál es la integral de arcotangente?

Nuestro problema ahora es hallar la integral a la función arcotangente: \[\int arctan(w)dw\] Debemos aplicar integración por partes: Uniforme de Vaca es para Una Vaca Vestida de Uniforme : \[\int UdV=UV-\int VdU\] Acá $U=arctan(w)$, su derivada es: $dU=\frac{1}{1+w^{2}}$, y $dV=dw$, su integral es: $V=w$, aplicamos de acuerdo a la integración por partes: \[\int arctan(w)dw=w \cdot arctan(w)-\int \frac{w}{1+w^{2}}dw\] Para la última integral utilizamos una sustitución, sí $p=1+w^{2}$, $dp=2wdw$, entonces $\frac{dp}{2}=wdw$, y la respectiva integral queda como: \[\frac{1}{2}\int \frac{dp}{p}=\frac{1}{2}ln(p)+C\] Deshacemos la sustitución: \[\frac{1}{2}ln(1+w^{2})+C\] Reemplazamos este resultado para obtener el resultado de la integral arcotangente: \[\int arctan(w)dw=w \cdot arctan(w)-\frac{1}{2}ln(1+w^{2})+C\] Finalmente obteniendo el resultado deseado.