Intressant problem med en tredjegradares rötter
Jag såg detta problem idag och det påminde mig mycket om problemet som postades igår här. Intressant att lösa.
Anta att a∈ℝ är jämnt fördelat från [-3,4]. Vad är chansen att alla rötter till
x3+ax2+ax+1 är reella?
Skriv era svar i spoilertagg.
Lösning på problemet
Notera att x=-1 är en rot till polynomet oberoende av a. Då kan vi faktorisera polynomet med en linjär term och ett andragradspolynom.
Låt faktoriseringen vara (x+1)(x2+bx+c)=x3+bx2+x2+cx+bx+c
Detta ger ett ekvationssystem
b+1=a
c+b=a
c=1
Lösningarna är då c=1, b=a-1
Polynomet kan skrivas som (x+1)(x2+x(a-1)+1)
x2+x(a-1)+1 har rötterna x=1-a2±√a2-2a-34
Rötterna är alltså reella om a2-2a-3≥0
Genom att kvadratkomplettera får man
(a-1)2≥4
a≥3 eller a≤-1
a≥3 get att polynomet har alla reella rötter när , detta intervall har längden 1
get intervallet , längden av detta intervall är 2
Den totala längden av intervall med lösningar är 3 och det totala intervallet har längd 7.
Chansen att polynomet har alla reella rötter är då
Visa spoiler
Diskriminanten är positiv när a>3 eller a<-1, så om a är likformigt fördelad borde chansen vara 3/7.