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求六次方程特定形式根对应的m+n+r值的简化解法咨询

求六次方程特定形式根对应的m+n+r值的简化解法咨询

嘿,我最近碰到这么个六次方程的问题,想问问有没有更顺畅的解法,或者帮我看看我当前的步骤有没有问题:

问题描述

已知方程 $2000x^6 + 100x^5 + 10x^3 + x - 2 = 0$ 有一个根的形式为 $\frac{m+\sqrt{n}}{r}$,其中 $m$ 是非零整数,$r$ 和 $n$ 是互质的正整数,求 $m + n + r$ 的值。

我的初步解法思路

我一开始尝试把含2的项移到另一边,提取公因子后得到:

$-2(1000x^6 - 1) = 100x^5 + 10x^3 + x$

然后我注意到右边的三项 $100x^5, 10x^3, x$ 是等比数列(公比为 $\frac{1}{10x^2}$),于是用等比数列求和公式来化简右边:
右边的和为 $\frac{x(1000x^6 - 1)}{10x^2 - 1}$(这里我之前的步骤里符号写错了,应该是 $1000x^6 -1$ 不是 $+1$)

把这个代入原等式后,就可以提取公因式 $(1000x^6 -1)$,得到两种情况:

  1. $1000x^6 -1 = 0$:这时候的根是 $x^6 = \frac{1}{1000}$,显然不符合题目要求的 $\frac{m+\sqrt{n}}{r}$ 形式(是无理数但不是带根号的线性形式)
  2. 另一种情况是消去 $(1000x^6 -1)$ 后得到的二次方程:$-2 = \frac{x}{10x^2 -1}$,整理后就是 $20x^2 + x - 2 = 0$

解这个二次方程,用求根公式得到 $x = \frac{-1 \pm \sqrt{1 + 160}}{40} = \frac{-1 \pm \sqrt{161}}{40}$。题目里说根的形式是 $\frac{m+\sqrt{n}}{r}$,对应 $m=-1$,$n=161$,$r=40$——检查一下,$n=161$ 和 $r=40$ 确实互质(161=7×23,40=2³×5,没有公共质因子),$m=-1$ 是非零整数,完全符合条件。

所以最终 $m + n + r = -1 + 161 + 40 = 200$。

不过我还是有点不确定自己的步骤有没有疏漏,或者有没有更简洁的方法直接找到这个二次因子?

备注:内容来源于stack exchange,提问作者Aakash Mutum

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