Question Number 219454 by mr W last updated on 25/Apr/25

$${a},\:{b},\:{c}\:{are}\:{the}\:{roots}\:{of}\:{the}\:{equation} \\ $$$${x}^{\mathrm{3}} −\mathrm{3}{x}+\mathrm{1}=\mathrm{0}. \\ $$$${find}\:\sqrt[{\mathrm{3}}]{{a}}+\sqrt[{\mathrm{3}}]{{b}}+\sqrt[{\mathrm{3}}]{{c}}=?\:\&\:\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt[{\mathrm{3}}]{{a}}}+\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt[{\mathrm{3}}]{{b}}}+\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt[{\mathrm{3}}]{{c}}}=? \\ $$
Commented by mr W last updated on 25/Apr/25

$$\left({see}\:{also}\:{old}\:{question}\:\mathrm{217985}\right) \\ $$
Commented by Ghisom last updated on 26/Apr/25

$$\mathrm{I}\:\mathrm{found}\:\mathrm{these}: \\ $$$${a}^{\mathrm{1}/\mathrm{3}} +{b}^{\mathrm{1}/\mathrm{3}} +{c}^{\mathrm{1}/\mathrm{3}} =\left(\mathrm{3}^{\mathrm{5}/\mathrm{3}} −\mathrm{6}\right)^{\mathrm{1}/\mathrm{3}} \\ $$$${a}^{−\mathrm{1}/\mathrm{3}} +{b}^{−\mathrm{1}/\mathrm{3}} +{c}^{−\mathrm{1}/\mathrm{3}} =\left(\mathrm{3}^{\mathrm{3}/\mathrm{5}} −\mathrm{3}\right)^{\mathrm{1}/\mathrm{3}} \\ $$
Commented by mr W last updated on 27/Apr/25

$${correct}!\:{thanks}! \\ $$
Answered by mr W last updated on 27/Apr/25

$${this}\:{is}\:{how}\:{i}\:{solved}: \\ $$$$ \\ $$$${a},\:{b},\:{c}\:{are}\:{roots}\:{of} \\ $$$${x}^{\mathrm{3}} −\mathrm{3}{x}+\mathrm{1}=\mathrm{0} \\ $$$${thus}: \\ $$$${a}+{b}+{c}=\mathrm{0} \\ $$$${abc}=−\mathrm{1} \\ $$$$ \\ $$$$\frac{\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{3}} }−\frac{\mathrm{3}}{{x}^{\mathrm{2}} }+\mathrm{1}=\mathrm{0} \\ $$$${thus}: \\ $$$$\frac{\mathrm{1}}{{a}}+\frac{\mathrm{1}}{{b}}+\frac{\mathrm{1}}{{c}}=\mathrm{3} \\ $$$$ \\ $$$${say}\:{u}=\sqrt[{\mathrm{3}}]{{a}}+\sqrt[{\mathrm{3}}]{{b}}+\sqrt[{\mathrm{3}}]{{c}},\: \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:{v}=\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt[{\mathrm{3}}]{{a}}}+\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt[{\mathrm{3}}]{{b}}}+\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt[{\mathrm{3}}]{{c}}} \\ $$$${u}^{\mathrm{3}} =\left(\sqrt[{\mathrm{3}}]{{a}}\right)^{\mathrm{3}} +\left(\sqrt[{\mathrm{3}}]{{b}}\right)^{\mathrm{3}} +\left(\sqrt[{\mathrm{3}}]{{c}}\right)^{\mathrm{3}} −\mathrm{3}\sqrt[{\mathrm{3}}]{{abc}}+\mathrm{3}\left(\sqrt[{\mathrm{3}}]{{a}}+\sqrt[{\mathrm{3}}]{{b}}+\sqrt[{\mathrm{3}}]{{c}}\right)\left(\sqrt[{\mathrm{3}}]{{ab}}+\sqrt[{\mathrm{3}}]{{bc}}+\sqrt[{\mathrm{3}}]{{ca}}\right) \\ $$$${u}^{\mathrm{3}} ={a}+{b}+{c}−\mathrm{3}\sqrt[{\mathrm{3}}]{{abc}}+\mathrm{3}\left(\sqrt[{\mathrm{3}}]{{a}}+\sqrt[{\mathrm{3}}]{{b}}+\sqrt[{\mathrm{3}}]{{c}}\right)\sqrt[{\mathrm{3}}]{{abc}}\left(\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt[{\mathrm{3}}]{{a}}}+\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt[{\mathrm{3}}]{{b}}}+\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt[{\mathrm{3}}]{{c}}}\right) \\ $$$$\Rightarrow{u}^{\mathrm{3}} =\mathrm{3}−\mathrm{3}{uv}\:\:\:…\left({i}\right) \\ $$$$ \\ $$$${v}^{\mathrm{3}} =\left(\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt[{\mathrm{3}}]{{a}}}\right)^{\mathrm{3}} +\left(\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt[{\mathrm{3}}]{{b}}}\right)^{\mathrm{3}} +\left(\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt[{\mathrm{3}}]{{c}}}\right)^{\mathrm{3}} −\frac{\mathrm{3}}{\:\sqrt[{\mathrm{3}}]{{abc}}}+\mathrm{3}\left(\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt[{\mathrm{3}}]{{a}}}+\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt[{\mathrm{3}}]{{b}}}+\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt[{\mathrm{3}}]{{c}}}\right)\left(\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt[{\mathrm{3}}]{{ab}}}+\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt[{\mathrm{3}}]{{bc}}}+\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt[{\mathrm{3}}]{{ca}}}\right) \\ $$$${v}^{\mathrm{3}} =\frac{\mathrm{1}}{{a}}+\frac{\mathrm{1}}{{b}}+\frac{\mathrm{1}}{{c}}−\frac{\mathrm{3}}{\:\sqrt[{\mathrm{3}}]{{abc}}}+\mathrm{3}\left(\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt[{\mathrm{3}}]{{a}}}+\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt[{\mathrm{3}}]{{b}}}+\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt[{\mathrm{3}}]{{c}}}\right)\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt[{\mathrm{3}}]{{abc}}}\left(\sqrt[{\mathrm{3}}]{{a}}+\sqrt[{\mathrm{3}}]{{b}}+\sqrt[{\mathrm{3}}]{{c}}\right) \\ $$$$\Rightarrow{v}^{\mathrm{3}} =\mathrm{6}−\mathrm{3}{vu}\:\:\:…\left({ii}\right) \\ $$$$ \\ $$$$\left({i}\right)×\left({ii}\right): \\ $$$$\left({uv}\right)^{\mathrm{3}} =\mathrm{18}−\mathrm{27}\left({uv}\right)+\mathrm{9}\left({uv}\right)^{\mathrm{2}} \\ $$$$\left({uv}\right)^{\mathrm{3}} −\mathrm{9}\left({uv}\right)^{\mathrm{2}} +\mathrm{27}\left({uv}\right)−\mathrm{18}=\mathrm{0} \\ $$$${let}\:{p}={uv} \\ $$$${p}^{\mathrm{3}} −\mathrm{9}{p}^{\mathrm{2}} +\mathrm{27}{p}−\mathrm{18}=\mathrm{0} \\ $$$${let}\:{p}={s}+\mathrm{3} \\ $$$$\left({s}+\mathrm{3}\right)^{\mathrm{3}} −\mathrm{9}\left({s}+\mathrm{3}\right)^{\mathrm{2}} +\mathrm{27}\left({s}+\mathrm{3}\right)−\mathrm{18}=\mathrm{0} \\ $$$${s}^{\mathrm{3}} +\mathrm{9}{s}^{\mathrm{2}} +\mathrm{27}{s}+\mathrm{27}−\mathrm{9}{s}^{\mathrm{2}} −\mathrm{54}{s}−\mathrm{81}+\mathrm{27}{s}+\mathrm{81}−\mathrm{18}=\mathrm{0} \\ $$$${s}^{\mathrm{3}} +\mathrm{9}=\mathrm{0} \\ $$$$\Rightarrow{s}=−\sqrt[{\mathrm{3}}]{\mathrm{9}} \\ $$$$\Rightarrow{uv}={p}=\mathrm{3}+{s}=\mathrm{3}−\sqrt[{\mathrm{3}}]{\mathrm{9}} \\ $$$$ \\ $$$${u}^{\mathrm{3}} =\mathrm{3}\left(\mathrm{1}−{uv}\right)=\mathrm{3}\left(\sqrt[{\mathrm{3}}]{\mathrm{9}}−\mathrm{2}\right) \\ $$$$\Rightarrow{u}=\sqrt[{\mathrm{3}}]{\mathrm{3}\left(\sqrt[{\mathrm{3}}]{\mathrm{9}}−\mathrm{2}\right)}\:\:\checkmark \\ $$$${v}^{\mathrm{3}} =\mathrm{3}\left(\mathrm{2}−{uv}\right)=\mathrm{3}\left(\sqrt[{\mathrm{3}}]{\mathrm{9}}−\mathrm{1}\right) \\ $$$$\Rightarrow{v}=\sqrt[{\mathrm{3}}]{\mathrm{3}\left(\sqrt[{\mathrm{3}}]{\mathrm{9}}−\mathrm{1}\right)}\:\:\checkmark \\ $$