Matematické Fórum

Nevíte-li si rady s jakýmkoliv matematickým problémem, toto místo je pro vás jako dělané.

Nástěnka
22. 8. 2021 (L) Přecházíme zpět na doménu forum.matweb.cz!
04.11.2016 (Jel.) Čtete, prosím, před vložení dotazu, děkuji!
23.10.2013 (Jel.) Zkuste před zadáním dotazu použít některý z online-nástrojů, konzultovat použití můžete v sekci CAS.

Nejste přihlášen(a). Přihlásit

#1 29. 04. 2011 08:31

stuart clark
Příspěvky: 1015
Reputace:   
 

perfect square polynomial

does there exist a positive integer $n\geq 2$ so that $f(x) =1+4x+4x^2+.....+4x^{2n}$ is a perfect square polynomial

Offline

  • (téma jako vyřešené označil(a) byk7)

#2 29. 04. 2011 11:16 — Editoval musixx (29. 04. 2011 11:41)

musixx
Místo: Brno
Příspěvky: 1771
Reputace:   45 
 

Re: perfect square polynomial

Since f(x) must be a perfect square polynomial, then all its roots must be multiple roots. In the same time, all those roots must be roots of f'(x) with a well-known consequency to their multiplicities.

Degree of f'(x) is 2n-1, and if f'(x) contained two distinct roots, then a degree of f(x) would be bigger than 2n -- a contradiction.

$f^\prime(x)=8nx^{2n-1}+\cdots+4$.

Therefore f'(x) must be of a form $8n(x-x_0)^{2n-1}$ with the unique real root (consider complex conjugates to realize that the root must be a real one), and comparing the absolute terms, we have the only candidate $x_0=-\sqrt[2n-1]{\frac1{2n}}$.

It is easy to see (verify by yourself) that since the absolute term of $f(x)=4\(x+\sqrt[2n-1]{\frac1{2n}}\)^{2n}$ is $4\(\frac1{2n}\)^{\frac{2n}{2n-1}}$, then it is equal to 1 only if n=1.



------

Can I ask who are you? You publish here more advanced questions from analysis and algebra, moreover in English which is not so common here... For sure, it is no problem. It is just my (maybe not only my) personal interest. I can remember that e.g. Marian, Rumburak, Pavel, and Pavel Brožek have answered your questions, as well.

Offline

 

#3 29. 04. 2011 14:56

byk7
InQuisitor
Příspěvky: 4713
Reputace:   221 
 

Re: perfect square polynomial

↑ musixx: He si probably from India. Am I right?


Příspěvky psané červenou barvou jsou moderátorské, šedá je offtopic.

Offline

 

#4 03. 05. 2011 09:17

stuart clark
Příspěvky: 1015
Reputace:   
 

Re: perfect square polynomial

Thanks musixx for solving my question also thanks to all members to show interest on my questions.
and byk7 you are saying right I am from India.

Offline

 

#5 03. 05. 2011 19:55

byk7
InQuisitor
Příspěvky: 4713
Reputace:   221 
 

Re: perfect square polynomial

↑ stuart clark: Can I ask you, too? How/when did you find this website?


Příspěvky psané červenou barvou jsou moderátorské, šedá je offtopic.

Offline

 

#6 04. 05. 2011 22:15

Pavel
Místo: Ostrava/Rychvald
Příspěvky: 1828
Škola: OU
Pozice: EkF VŠB-TUO
Reputace:   135 
 

Re: perfect square polynomial

Let $n\geq 2$. Then

$
f(x)&=1+4x+4x^2+\ldots+4x^{2n}=1+4x(1+x+\ldots+x^{2n-1})=1+4x\frac{1-x^{2n}}{1-x}= \\ &=1+\frac{4(x-x^{2n+1})}{1-x}\,.
$

Prove that $f\(-\frac 12\)<0$ for any $n\in\mathbb N,\ n\geq 2$.

$
f\(-\frac 12\)=1+\frac{4\(-\frac 12-\(-\frac 12\)^{2n+1}\)}{1-\(-\frac 12\)}=1+\frac 23\cdot\(-2+\frac 1{2^{2n-1}}\)=-\frac 13+\frac 1{3\cdot 2^{2n-2}}\,.
$

The sequence $\{-\frac 13+\frac 1{3\cdot 2^{2n-2}}\}_{n=2}^{\infty}$ is decreasing therefore

$
f\(-\frac 12\)=-\frac 13+\frac 1{3\cdot 2^{2n-2}}\leq-\frac 13+\frac 1{3\cdot 2^{2\cdot 2-2}}=-\frac{1}{4}<0.
$

However, values of a perfect square polynomial can be only nonnegative real numbers. Hence $f$ cannot be a perfect square polynomial.


Backslash je v TeXu tak důležitý jako nekonečno při dělení nulou v tělesech charakteristiky 0.

Offline

 

#7 05. 05. 2011 19:06

stuart clark
Příspěvky: 1015
Reputace:   
 

Re: perfect square polynomial

Actually I have got this site 2 months ago with the help of google search.

Thanks povel for explanation.

Offline

 

Zápatí

Powered by PunBB
© Copyright 2002–2005 Rickard Andersson