Решите уравнение x^5=-32 (х в степени 5 равно минус 32) - Найдите корень уравнения подробно по-шагам. [Есть ответ!]

x^5=-32 (уравнение)

Учитель очень удивится увидев твоё верное решение 😼

Неизвестное в уравнении :

Искать численное решение на промежутке:

[, ]

    Найду корень уравнения: x^5=-32

    Решение

    Вы ввели [src]
     5      
    x  = -32
    $$x^{5} = -32$$
    Подробное решение
    Дано уравнение
    $$x^{5} = -32$$
    Т.к. степень в ур-нии равна = 5 - не содержит чётного числа в числителе, то
    ур-ние будет иметь один действительный корень.
    Извлечём корень 5-й степени из обеих частей ур-ния:
    Получим:
    $$\sqrt[5]{\left(1 x + 0\right)^{5}} = \sqrt[5]{-32}$$
    или
    $$x = 2 \sqrt[5]{-1}$$
    Раскрываем скобочки в правой части ур-ния
    x = -2*1^1/5

    Получим ответ: x = 2*(-1)^(1/5)

    Остальные 4 корня(ей) являются комплексными.
    сделаем замену:
    $$z = x$$
    тогда ур-ние будет таким:
    $$z^{5} = -32$$
    Любое комплексное число можно представить так:
    $$z = r e^{i p}$$
    подставляем в уравнение
    $$r^{5} e^{5 i p} = -32$$
    где
    $$r = 2$$
    - модуль комплексного числа
    Подставляем r:
    $$e^{5 i p} = -1$$
    Используя формулу Эйлера, найдём корни для p
    $$i \sin{\left(5 p \right)} + \cos{\left(5 p \right)} = -1$$
    значит
    $$\cos{\left(5 p \right)} = -1$$
    и
    $$\sin{\left(5 p \right)} = 0$$
    тогда
    $$p = \frac{2 \pi N}{5} + \frac{\pi}{5}$$
    где N=0,1,2,3,...
    Перебирая значения N и подставив p в формулу для z
    Значит, решением будет для z:
    $$z_{1} = -2$$
    $$z_{2} = \frac{1}{2} + \frac{\sqrt{5}}{2} + 2 i \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}$$
    $$z_{3} = - \frac{\sqrt{5}}{2} + \frac{1}{2} - \sqrt{5} i \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}} - i \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}$$
    $$z_{4} = \frac{1}{2} + 2 \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}} \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}} - \frac{\sqrt{5} i \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{2} - \frac{i \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{2} - \frac{i \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{2} + \frac{\sqrt{5} i \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{2}$$
    $$z_{5} = - 2 \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}} \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}} + \frac{1}{2} - \frac{i \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{2} + \frac{i \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{2} + \frac{\sqrt{5} i \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{2} + \frac{\sqrt{5} i \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{2}$$
    делаем обратную замену
    $$z = x$$
    $$x = z$$

    Тогда, окончательный ответ:
    $$x_{1} = -2$$
    $$x_{2} = \frac{1}{2} + \frac{\sqrt{5}}{2} + 2 i \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}$$
    $$x_{3} = - \frac{\sqrt{5}}{2} + \frac{1}{2} - \sqrt{5} i \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}} - i \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}$$
    $$x_{4} = \frac{1}{2} + 2 \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}} \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}} - \frac{\sqrt{5} i \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{2} - \frac{i \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{2} - \frac{i \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{2} + \frac{\sqrt{5} i \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{2}$$
    $$x_{5} = - 2 \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}} \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}} + \frac{1}{2} - \frac{i \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{2} + \frac{i \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{2} + \frac{\sqrt{5} i \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{2} + \frac{\sqrt{5} i \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{2}$$
    График
    Быстрый ответ [src]
    x1 = -2
    $$x_{1} = -2$$
                       /       ___________              ___________\
               ___     |      /       ___              /       ___ |
         1   \/ 5      |     /  5   \/ 5       ___    /  5   \/ 5  |
    x2 = - - ----- + I*|-   /   - - -----  - \/ 5 *  /   - - ----- |
         2     2       \  \/    8     8            \/    8     8   /
    $$x_{2} = - \frac{\sqrt{5}}{2} + \frac{1}{2} + i \left(- \sqrt{5} \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}} - \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}\right)$$
               /       ___________        ___________              ___________              ___________\                                      
               |      /       ___        /       ___              /       ___              /       ___ |                                      
               |     /  5   \/ 5        /  5   \/ 5       ___    /  5   \/ 5       ___    /  5   \/ 5  |          ___________      ___________
               |    /   - - -----      /   - + -----    \/ 5 *  /   - - -----    \/ 5 *  /   - + ----- |         /       ___      /       ___ 
         1     |  \/    8     8      \/    8     8            \/    8     8            \/    8     8   |        /  5   \/ 5      /  5   \/ 5  
    x3 = - + I*|- ---------------- - ---------------- + ---------------------- - ----------------------| + 2*  /   - - ----- *  /   - + ----- 
         2     \         2                  2                     2                        2           /     \/    8     8    \/    8     8   
    $$x_{3} = \frac{1}{2} + 2 \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}} \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}} + i \left(- \frac{\sqrt{5} \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{2} - \frac{\sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{2} - \frac{\sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{2} + \frac{\sqrt{5} \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{2}\right)$$
               /     ___________        ___________              ___________              ___________\                                      
               |    /       ___        /       ___              /       ___              /       ___ |                                      
               |   /  5   \/ 5        /  5   \/ 5       ___    /  5   \/ 5       ___    /  5   \/ 5  |          ___________      ___________
               |  /   - + -----      /   - - -----    \/ 5 *  /   - - -----    \/ 5 *  /   - + ----- |         /       ___      /       ___ 
         1     |\/    8     8      \/    8     8            \/    8     8            \/    8     8   |        /  5   \/ 5      /  5   \/ 5  
    x4 = - + I*|---------------- - ---------------- + ---------------------- + ----------------------| - 2*  /   - - ----- *  /   - + ----- 
         2     \       2                  2                     2                        2           /     \/    8     8    \/    8     8   
    $$x_{4} = - 2 \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}} \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}} + \frac{1}{2} + i \left(- \frac{\sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{2} + \frac{\sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{2} + \frac{\sqrt{5} \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{2} + \frac{\sqrt{5} \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{2}\right)$$
                              ___________
               ___           /       ___ 
         1   \/ 5           /  5   \/ 5  
    x5 = - + ----- + 2*I*  /   - - ----- 
         2     2         \/    8     8   
    $$x_{5} = \frac{1}{2} + \frac{\sqrt{5}}{2} + 2 i \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}$$
    Сумма и произведение корней [src]
    сумма
                                                                                /       ___________        ___________              ___________              ___________\                                               /     ___________        ___________              ___________              ___________\                                                                         
                                                                                |      /       ___        /       ___              /       ___              /       ___ |                                               |    /       ___        /       ___              /       ___              /       ___ |                                                                         
                          /       ___________              ___________\         |     /  5   \/ 5        /  5   \/ 5       ___    /  5   \/ 5       ___    /  5   \/ 5  |          ___________      ___________         |   /  5   \/ 5        /  5   \/ 5       ___    /  5   \/ 5       ___    /  5   \/ 5  |          ___________      ___________                        ___________
                  ___     |      /       ___              /       ___ |         |    /   - - -----      /   - + -----    \/ 5 *  /   - - -----    \/ 5 *  /   - + ----- |         /       ___      /       ___          |  /   - + -----      /   - - -----    \/ 5 *  /   - - -----    \/ 5 *  /   - + ----- |         /       ___      /       ___          ___           /       ___ 
            1   \/ 5      |     /  5   \/ 5       ___    /  5   \/ 5  |   1     |  \/    8     8      \/    8     8            \/    8     8            \/    8     8   |        /  5   \/ 5      /  5   \/ 5     1     |\/    8     8      \/    8     8            \/    8     8            \/    8     8   |        /  5   \/ 5      /  5   \/ 5     1   \/ 5           /  5   \/ 5  
    0 - 2 + - - ----- + I*|-   /   - - -----  - \/ 5 *  /   - - ----- | + - + I*|- ---------------- - ---------------- + ---------------------- - ----------------------| + 2*  /   - - ----- *  /   - + -----  + - + I*|---------------- - ---------------- + ---------------------- + ----------------------| - 2*  /   - - ----- *  /   - + -----  + - + ----- + 2*I*  /   - - ----- 
            2     2       \  \/    8     8            \/    8     8   /   2     \         2                  2                     2                        2           /     \/    8     8    \/    8     8      2     \       2                  2                     2                        2           /     \/    8     8    \/    8     8      2     2         \/    8     8   
    $$\left(\left(\left(\left(-2 + 0\right) + \left(- \frac{\sqrt{5}}{2} + \frac{1}{2} + i \left(- \sqrt{5} \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}} - \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}\right)\right)\right) + \left(\frac{1}{2} + 2 \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}} \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}} + i \left(- \frac{\sqrt{5} \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{2} - \frac{\sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{2} - \frac{\sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{2} + \frac{\sqrt{5} \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{2}\right)\right)\right) + \left(- 2 \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}} \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}} + \frac{1}{2} + i \left(- \frac{\sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{2} + \frac{\sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{2} + \frac{\sqrt{5} \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{2} + \frac{\sqrt{5} \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{2}\right)\right)\right) + \left(\frac{1}{2} + \frac{\sqrt{5}}{2} + 2 i \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}\right)$$
    =
                                                        /     ___________        ___________              ___________              ___________\     /       ___________        ___________              ___________              ___________\                       
                                                        |    /       ___        /       ___              /       ___              /       ___ |     |      /       ___        /       ___              /       ___              /       ___ |                       
      /       ___________              ___________\     |   /  5   \/ 5        /  5   \/ 5       ___    /  5   \/ 5       ___    /  5   \/ 5  |     |     /  5   \/ 5        /  5   \/ 5       ___    /  5   \/ 5       ___    /  5   \/ 5  |            ___________
      |      /       ___              /       ___ |     |  /   - + -----      /   - - -----    \/ 5 *  /   - - -----    \/ 5 *  /   - + ----- |     |    /   - - -----      /   - + -----    \/ 5 *  /   - - -----    \/ 5 *  /   - + ----- |           /       ___ 
      |     /  5   \/ 5       ___    /  5   \/ 5  |     |\/    8     8      \/    8     8            \/    8     8            \/    8     8   |     |  \/    8     8      \/    8     8            \/    8     8            \/    8     8   |          /  5   \/ 5  
    I*|-   /   - - -----  - \/ 5 *  /   - - ----- | + I*|---------------- - ---------------- + ---------------------- + ----------------------| + I*|- ---------------- - ---------------- + ---------------------- - ----------------------| + 2*I*  /   - - ----- 
      \  \/    8     8            \/    8     8   /     \       2                  2                     2                        2           /     \         2                  2                     2                        2           /       \/    8     8   
    $$i \left(- \sqrt{5} \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}} - \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}\right) + i \left(- \frac{\sqrt{5} \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{2} - \frac{\sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{2} - \frac{\sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{2} + \frac{\sqrt{5} \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{2}\right) + 2 i \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}} + i \left(- \frac{\sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{2} + \frac{\sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{2} + \frac{\sqrt{5} \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{2} + \frac{\sqrt{5} \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{2}\right)$$
    произведение
                                                                       /      /       ___________        ___________              ___________              ___________\                                      \ /      /     ___________        ___________              ___________              ___________\                                      \                                   
                                                                       |      |      /       ___        /       ___              /       ___              /       ___ |                                      | |      |    /       ___        /       ___              /       ___              /       ___ |                                      |                                   
         /              /       ___________              ___________\\ |      |     /  5   \/ 5        /  5   \/ 5       ___    /  5   \/ 5       ___    /  5   \/ 5  |          ___________      ___________| |      |   /  5   \/ 5        /  5   \/ 5       ___    /  5   \/ 5       ___    /  5   \/ 5  |          ___________      ___________| /                     ___________\
         |      ___     |      /       ___              /       ___ || |      |    /   - - -----      /   - + -----    \/ 5 *  /   - - -----    \/ 5 *  /   - + ----- |         /       ___      /       ___ | |      |  /   - + -----      /   - - -----    \/ 5 *  /   - - -----    \/ 5 *  /   - + ----- |         /       ___      /       ___ | |      ___           /       ___ |
         |1   \/ 5      |     /  5   \/ 5       ___    /  5   \/ 5  || |1     |  \/    8     8      \/    8     8            \/    8     8            \/    8     8   |        /  5   \/ 5      /  5   \/ 5  | |1     |\/    8     8      \/    8     8            \/    8     8            \/    8     8   |        /  5   \/ 5      /  5   \/ 5  | |1   \/ 5           /  5   \/ 5  |
    1*-2*|- - ----- + I*|-   /   - - -----  - \/ 5 *  /   - - ----- ||*|- + I*|- ---------------- - ---------------- + ---------------------- - ----------------------| + 2*  /   - - ----- *  /   - + ----- |*|- + I*|---------------- - ---------------- + ---------------------- + ----------------------| - 2*  /   - - ----- *  /   - + ----- |*|- + ----- + 2*I*  /   - - ----- |
         \2     2       \  \/    8     8            \/    8     8   // \2     \         2                  2                     2                        2           /     \/    8     8    \/    8     8   / \2     \       2                  2                     2                        2           /     \/    8     8    \/    8     8   / \2     2         \/    8     8   /
    $$1 \left(-2\right) \left(- \frac{\sqrt{5}}{2} + \frac{1}{2} + i \left(- \sqrt{5} \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}} - \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}\right)\right) \left(\frac{1}{2} + 2 \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}} \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}} + i \left(- \frac{\sqrt{5} \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{2} - \frac{\sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{2} - \frac{\sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{2} + \frac{\sqrt{5} \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{2}\right)\right) \left(- 2 \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}} \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}} + \frac{1}{2} + i \left(- \frac{\sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{2} + \frac{\sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{2} + \frac{\sqrt{5} \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}}{2} + \frac{\sqrt{5} \sqrt{\frac{\sqrt{5}}{8} + \frac{5}{8}}}{2}\right)\right) \left(\frac{1}{2} + \frac{\sqrt{5}}{2} + 2 i \sqrt{\frac{5}{8} - \frac{\sqrt{5}}{8}}\right)$$
    =
               _______________                                 ______________
              /           ___         _______________         /          ___ 
          I*\/  50 - 10*\/ 5         /           ___    5*I*\/  10 - 2*\/ 5  
    -32 + -------------------- - I*\/  50 + 10*\/ 5   + ---------------------
                   2                                              2          
    $$-32 - i \sqrt{10 \sqrt{5} + 50} + \frac{i \sqrt{50 - 10 \sqrt{5}}}{2} + \frac{5 i \sqrt{10 - 2 \sqrt{5}}}{2}$$
    Численный ответ [src]
    x1 = -0.618033988749895 + 1.90211303259031*i
    x2 = -2.0
    x3 = 1.61803398874989 + 1.17557050458495*i
    x4 = -0.618033988749895 - 1.90211303259031*i
    x5 = 1.61803398874989 - 1.17557050458495*i
    График
    x^5=-32 (уравнение) /media/krcore-image-pods/hash/equation/c/13/17bf78bf09c0acd5e431745f48e62.png