Question icon
Grade 11Algebra

Image attached ..... .. .. ... .. .. ..... ... .. ...........................

Question image for Image attached ..... .. .. ... .. .. ..... ... ..
Profile image of mahima pareek
7 Years agoGrade 11
Answers icon

1 Answer

Profile image of Samyak Jain
7 Years ago
Let us asume \alpha and \beta are distinct roots of x2 + px + q = 0.
\therefore \alpha + \beta = – p  ...(1)  &  \alpha\beta = q   ...(2)
\because \alpha and \beta are real and distinct roots, discriminant D > 0.
\Rightarrow p2 – 4q > 0                   …..(3)
\alpha4 and \beta4 are roots of x2 – rx + s = 0.
\therefore \alpha4 + \beta4 = r  &  \alpha4\beta4 = s
\alpha4 + \beta4 = (\alpha2 + \beta2)2 – 2\alpha2 \beta2 = [(\alpha + \beta)2 – 2\alpha\beta]2 – 2(\alpha\beta)2 
              = (p2 – 2q)2 – 2q2 = p4 – 4p2q + 4q2 – 2q2 
              = p4 – 4p2q + 2q2 = p2(p2 – 4q) + 2q2                [From (1) & (2)]
\alpha4\beta4 = (\alpha\beta)2 = q2
\therefore r = p2(p2 – 4q) + 2q   &    s = q2
\alpha4 + \beta4 > 0 ; \alpha4\beta4 > 0 for all \alpha,\beta  i.e.  r = p2(p2 – 4q) + 2q2 > 0  ;  s>0
Now, consider x4 – 4qx + 2q2 – r = 0
D = (-4q)2 – 4(2q2 – r) = 4(4q2 – 2q2 + r) = 4(2q2 + r) > 0  \because q> 0 & r >0
This shows that roots of x4 – 4qx + 2q2 – r = 0 are real
Let f(x) = x4 – 4qx + 2q2 – r
f(0) = 2q2 – r = 2q2 – [p2(p2 – 4q) + 2q2] = 2q2 – p2(p2 – 4q) – 2q2
       = – p2(p2 – 4q)
From (3), p2 – 4q > 0  \Rightarrow p2(p2 – 4q) > 0  \Rightarrow – p2(p2 – 4q)
i.e. f(0) 
Graph of f(x) is concave upwards (because coefficient of x2 is 1 > 0)
with the value of f(x) at x = 0 negative.
This is possible when one root is positive while other is negative.