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\( \left(x^{2}-6 x\right)^{2}+13\left(x^{2}-6 x\right)=-40 \) The solution set is \( \{\square\} \)

Ask by Joseph Griffin. in the United States
Feb 25,2025

Solución de inteligencia artificial de Upstudy

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The solution set is \( \{1, 2, 4, 5\} \).

Solución

Solve the equation \( (x^{2}-6x)^{2}+13(x^{2}-6x)=-40 \). Solve the equation by following steps: - step0: Solve for \(x\): \(\left(x^{2}-6x\right)^{2}+13\left(x^{2}-6x\right)=-40\) - step1: Expand the expression: \(x^{4}-12x^{3}+36x^{2}+13\left(x^{2}-6x\right)=-40\) - step2: Calculate: \(x^{4}-12x^{3}+49x^{2}-78x=-40\) - step3: Move the expression to the left side: \(x^{4}-12x^{3}+49x^{2}-78x-\left(-40\right)=0\) - step4: Remove the parentheses: \(x^{4}-12x^{3}+49x^{2}-78x+40=0\) - step5: Factor the expression: \(\left(x-5\right)\left(x-4\right)\left(x-2\right)\left(x-1\right)=0\) - step6: Separate into possible cases: \(\begin{align}&x-5=0\\&x-4=0\\&x-2=0\\&x-1=0\end{align}\) - step7: Solve the equation: \(\begin{align}&x=5\\&x=4\\&x=2\\&x=1\end{align}\) - step8: Rewrite: \(x_{1}=1,x_{2}=2,x_{3}=4,x_{4}=5\) The solution set for the equation \( (x^{2}-6x)^{2}+13(x^{2}-6x)=-40 \) is \( \{1, 2, 4, 5\} \).

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The Deep Dive

Let's start by making a substitution to make the problem easier to handle. Let \( y = x^2 - 6x \). The equation now transforms to: \[ y^2 + 13y + 40 = 0. \] This is a standard quadratic equation and we can solve it using the quadratic formula \( y = \frac{-b \pm \sqrt{b^2 - 4ac}}{2a} \). In our case, \( a = 1 \), \( b = 13 \), and \( c = 40 \). Calculating the discriminant: \[ b^2 - 4ac = 13^2 - 4 \cdot 1 \cdot 40 = 169 - 160 = 9. \] Thus, the roots are: \[ y = \frac{-13 \pm \sqrt{9}}{2 \cdot 1} = \frac{-13 \pm 3}{2}. \] Calculating the two potential values for \( y \): 1. \( y = \frac{-13 + 3}{2} = \frac{-10}{2} = -5 \) 2. \( y = \frac{-13 - 3}{2} = \frac{-16}{2} = -8 \) Now, we substitute back to \( x^2 - 6x = y \). For \( y = -5 \): \[ x^2 - 6x + 5 = 0, \] which can be solved using the quadratic formula: \[ x = \frac{6 \pm \sqrt{(-6)^2 - 4 \cdot 1 \cdot 5}}{2 \cdot 1} = \frac{6 \pm \sqrt{36 - 20}}{2} = \frac{6 \pm \sqrt{16}}{2} = \frac{6 \pm 4}{2}. \] This gives us: 1. \( x = \frac{10}{2} = 5 \) 2. \( x = \frac{2}{2} = 1 \) For \( y = -8 \): \[ x^2 - 6x + 8 = 0, \] Using the quadratic formula here as well: \[ x = \frac{6 \pm \sqrt{(-6)^2 - 4 \cdot 1 \cdot 8}}{2 \cdot 1} = \frac{6 \pm \sqrt{36 - 32}}{2} = \frac{6 \pm \sqrt{4}}{2} = \frac{6 \pm 2}{2}. \] This provides: 1. \( x = \frac{8}{2} = 4 \) 2. \( x = \frac{4}{2} = 2 \) In total, we have \( x = 1, 2, 4, 5 \). Therefore, the solution set is: \(\{1, 2, 4, 5\}\)

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