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Find a degree 3 polynomial with real coefficients having zeros 5 and \( 2 i \) and a lead coefficient of 1 . Write \( P \) in expanded form. \( P(x)=\square \)

Ask by Schmidt Tyler. in the United States
Dec 11,2024

Solución de inteligencia artificial de Upstudy

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Responder

\[ P(x) = x^{3} - 5x^{2} + 4x - 20 \]

Solución

To find a degree 3 polynomial with real coefficients having zeros 5 and \( 2i \) and a lead coefficient of 1, we can use the fact that complex zeros come in conjugate pairs. Since the zeros are 5 and \( 2i \), the conjugate of \( 2i \) is \( -2i \). The zeros of the polynomial are 5, \( 2i \), and \( -2i \). The polynomial can be expressed as: \[ P(x) = (x - 5)(x - 2i)(x + 2i) \] Expanding this expression will give us the expanded form of the polynomial. Let's calculate it. Simplify the expression by following steps: - step0: Calculate: \(\left(x-5\right)\left(x-2i\right)\left(x+2i\right)\) - step1: Multiply the terms: \(\left(x^{2}+\left(-5-2i\right)x+10i\right)\left(x+2i\right)\) - step2: Apply the distributive property: \(x^{2}\times x+x^{2}\times 2i+\left(-5-2i\right)x\times x+\left(-5-2i\right)x\times 2i+10ix+10i\times 2i\) - step3: Multiply the terms: \(x^{3}+2ix^{2}+\left(-5-2i\right)x^{2}+\left(4-10i\right)x+10ix-20\) - step4: Subtract the terms: \(x^{3}-5x^{2}+4x-20\) The expanded form of the degree 3 polynomial with real coefficients having zeros 5 and \( 2i \) and a lead coefficient of 1 is: \[ P(x) = x^{3} - 5x^{2} + 4x - 20 \]

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The Deep Dive

To find the degree 3 polynomial with real coefficients, we start with the given zeros, \( 5 \) and \( 2i \). Since the coefficients must be real, the complex conjugate \( -2i \) is also a zero. Thus, the zeros are \( 5, 2i, \) and \( -2i \). We can express the polynomial \( P(x) \) in the following factored form: \[ P(x) = (x - 5)(x - 2i)(x + 2i) \] Now, we simplify the product \( (x - 2i)(x + 2i) \): \[ (x - 2i)(x + 2i) = x^2 - (2i)^2 = x^2 - (-4) = x^2 + 4 \] Now we can substitute this back into our polynomial: \[ P(x) = (x - 5)(x^2 + 4) \] Next, we expand it: \[ P(x) = x(x^2 + 4) - 5(x^2 + 4) \] \[ = x^3 + 4x - 5x^2 - 20 \] \[ = x^3 - 5x^2 + 4x - 20 \] So the polynomial \( P(x) \) in expanded form is: \[ P(x) = x^3 - 5x^2 + 4x - 20 \]

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