方程 z4−4z3+az2+bz+78=0z^4-4z^3+az^2+bz+78=0 的一个根为 3+2i3+2i,其中 aa 和 bb 为实数。求 aa 和 bb 的值。由此求方程的其他根,并给出其精确形式。

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完整解法

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1. State the conjugate root and find the corresponding real quadratic factor.

Since the coefficients of the polynomial are real, the complex conjugate 3−2i3-2i is also a root.
The quadratic factor corresponding to the roots 3+2i3+2i and 3−2i3-2i is:
(z−(3+2i))(z−(3−2i))=z2−(3+2i+3−2i)z+(3+2i)(3−2i)(z - (3+2i))(z - (3-2i)) = z^2 - (3+2i + 3-2i)z + (3+2i)(3-2i)
=z2−6z+(32+22)=z2−6z+13= z^2 - 6z + (3^2 + 2^2) = z^2 - 6z + 13

2. Express the quartic equation as a product of two quadratic factors and compare coefficients to find the second factor.

Let the second quadratic factor be z2+pz+qz^2 + pz + q.
z4−4z3+az2+bz+78=(z2−6z+13)(z2+pz+q)z^4 - 4z^3 + a z^2 + bz + 78 = (z^2 - 6z + 13)(z^2 + pz + q)
Comparing the constant terms:
13q=78  ⟹  q=613q = 78 \implies q = 6
Comparing the coefficients of z3z^3:
p−6=−4  ⟹  p=2p - 6 = -4 \implies p = 2
So the second factor is z2+2z+6z^2 + 2z + 6.

3. Compare coefficients to find the values of $a$ and $b$.

Comparing the coefficients of z2z^2:
a=q−6p+13=6−6(2)+13=7a = q - 6p + 13 = 6 - 6(2) + 13 = 7
Comparing the coefficients of zz:
b=13p−6q=13(2)−6(6)=26−36=−10b = 13p - 6q = 13(2) - 6(6) = 26 - 36 = -10

4. Solve the second quadratic factor to find the remaining roots.

To find the other roots, solve z2+2z+6=0z^2 + 2z + 6 = 0 using the quadratic formula:
z=−2±22−4(1)(6)2z = \frac{-2 \pm \sqrt{2^2 - 4(1)(6)}}{2}
z=−2±−202=−2±2i52=−1±i5z = \frac{-2 \pm \sqrt{-20}}{2} = \frac{-2 \pm 2i\sqrt{5}}{2} = -1 \pm i\sqrt{5}
The other roots of the equation are 3−2i3-2i, −1+i5-1+i\sqrt{5}, and −1−i5-1-i\sqrt{5}.

答案

a=7a = 7, b=−10b = -10
Other roots: 3−2i3-2i, −1+i5-1+i\sqrt{5}, −1−i5-1-i\sqrt{5}

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