Uppgift 4
Ekvationen $p(z)=0$, där $p(z)=z^4-2z^3+7z^2-10z+10$, har en rent imaginär rot. Bestäm alla lösningar till ekvationen.
Hela algebra · 2022-03-02
Ekvationen $p(z)=0$, där $p(z)=z^4-2z^3+7z^2-10z+10$, har en rent imaginär rot. Bestäm alla lösningar till ekvationen.
Sätter vi $z=bi$, med $b\in\mathbb R$, får vi
$$p(z)=(b^4-7b^2+10)+i(2b^3-20b),$$
som är noll om och endast om
$$
\begin{cases}
b^4-7b^2+10=0,\\
2b(b^2-5)=0.
\end{cases}
$$
Den andra av dessa ekvationer ger att $b=0$ eller $b=\pm\sqrt5$, varav bara de senare uppfyller den första ekvationen. Vi har alltså att $z=\pm\sqrt5\,i$ löser $p(z)=0$. Därmed är $z^2+5$ en delare till $p(z)$, och polynomdivision ger att
$$p(z)=(z^2+5)(z^2-2z+2).$$
De övriga lösningarna ges av
$$z^2-2z+2=0\Longleftrightarrow(z-1)^2=-1,$$
så $z=1\pm i$. Svar: $z_{1,2}=\pm\sqrt5\,i$ och $z_{3,4}=1\pm i$.