题目
Problem
The quartic equation x4+7x2+3x+22=0 has roots α, β, γ, δ.
(a) Find the value of α2+β2+γ2+δ2.
(2)
(b) Find the value of α4+β4+γ4+δ4.
(2)
(c) Use standard results from the list of formulae (MF19) to find the value of
r=1∑10((α2+r)2+(β2+r)2+(γ2+r)2+(δ2+r)2).
(5)
题目中文翻译
四次方程 x4+7x2+3x+22=0 的根为 α、β、γ、δ。
(a) 求 α2+β2+γ2+δ2 的值。
(2)
(b) 求 α4+β4+γ4+δ4 的值。
(2)
(c) 利用公式表(MF19)中的标准结果,求
r=1∑10((α2+r)2+(β2+r)2+(γ2+r)2+(δ2+r)2)
的值。
(5)
原卷通用作答要求
Answer all questions. You should use a calculator where appropriate.
You must show all necessary working clearly; no marks will be given for unsupported answers from a calculator.
Give non-exact numerical answers correct to 3 significant figures, or 1 decimal place for angles in degrees, unless a different level of accuracy is specified in the question.
请回答所有题目。适当时应使用计算器。必须清楚展示所有必要的计算过程;仅给出计算器答案而没有过程,不予评分。除非题目另有精度要求,非精确数值答案保留 3 位有效数字,以度为单位的角度保留 1 位小数。
解答
(a)
解法一
思路
展开
根和为零,两两乘积和为7,由此计算平方和。
答题过程
展开
By Vieta’s formulae, the sum of the four roots is 0 and their pairwise-product sum is 7. Hence
α2+β2+γ2+δ2=02−2(7)=−14.
(b)
解法一
思路
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将各根满足的四次方程直接相加,常数22要累加四次。
答题过程
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Write Sj=αj+βj+γj+δj. Summing the root equations gives
S4+7S2+3S1+88=0.
Using S2=−14 and S1=0,
S4=−7(−14)−88=10.
(c)
解法一
思路
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先对每一项展开平方,四个根的幂和用(a)(b)替换,再对r求和。
答题过程
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For each r,
z∈{α,β,γ,δ}∑(z2+r)2==S4+2rS2+4r210−28r+4r2.
Therefore, using the standard sums,
r=1∑10(10−28r+4r2)==100−28210(11)+4610(11)(21)100−1540+1540=100.