x^2+y^2=4 equation
The teacher will be very surprised to see your correct solution 😉
The solution
Detail solution
Move right part of the equation to
left part with negative sign.
The equation is transformed from
x 2 + y 2 = 4 x^{2} + y^{2} = 4 x 2 + y 2 = 4 to
( x 2 + y 2 ) − 4 = 0 \left(x^{2} + y^{2}\right) - 4 = 0 ( x 2 + y 2 ) − 4 = 0 This equation is of the form
a*x^2 + b*x + c = 0 A quadratic equation can be solved
using the discriminant.
The roots of the quadratic equation:
x 1 = D − b 2 a x_{1} = \frac{\sqrt{D} - b}{2 a} x 1 = 2 a D − b x 2 = − D − b 2 a x_{2} = \frac{- \sqrt{D} - b}{2 a} x 2 = 2 a − D − b where D = b^2 - 4*a*c - it is the discriminant.
Because
a = 1 a = 1 a = 1 b = 0 b = 0 b = 0 c = y 2 − 4 c = y^{2} - 4 c = y 2 − 4 , then
D = b^2 - 4 * a * c = (0)^2 - 4 * (1) * (-4 + y^2) = 16 - 4*y^2 The equation has two roots.
x1 = (-b + sqrt(D)) / (2*a) x2 = (-b - sqrt(D)) / (2*a) or
x 1 = 16 − 4 y 2 2 x_{1} = \frac{\sqrt{16 - 4 y^{2}}}{2} x 1 = 2 16 − 4 y 2 x 2 = − 16 − 4 y 2 2 x_{2} = - \frac{\sqrt{16 - 4 y^{2}}}{2} x 2 = − 2 16 − 4 y 2
Vieta's Theorem
it is reduced quadratic equation
p x + q + x 2 = 0 p x + q + x^{2} = 0 p x + q + x 2 = 0 where
p = b a p = \frac{b}{a} p = a b p = 0 p = 0 p = 0 q = c a q = \frac{c}{a} q = a c q = y 2 − 4 q = y^{2} - 4 q = y 2 − 4 Vieta Formulas
x 1 + x 2 = − p x_{1} + x_{2} = - p x 1 + x 2 = − p x 1 x 2 = q x_{1} x_{2} = q x 1 x 2 = q x 1 + x 2 = 0 x_{1} + x_{2} = 0 x 1 + x 2 = 0 x 1 x 2 = y 2 − 4 x_{1} x_{2} = y^{2} - 4 x 1 x 2 = y 2 − 4
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/ 2 / / 2 2 \\ / 2 / / 2 2 \\
4 / / 2 2 \ 2 2 |atan2\-2*im(y)*re(y), 4 + im (y) - re (y)/| 4 / / 2 2 \ 2 2 |atan2\-2*im(y)*re(y), 4 + im (y) - re (y)/|
x1 = - \/ \4 + im (y) - re (y)/ + 4*im (y)*re (y) *cos|------------------------------------------| - I*\/ \4 + im (y) - re (y)/ + 4*im (y)*re (y) *sin|------------------------------------------|
\ 2 / \ 2 /
x 1 = − i ( − ( re ( y ) ) 2 + ( im ( y ) ) 2 + 4 ) 2 + 4 ( re ( y ) ) 2 ( im ( y ) ) 2 4 sin ( a t a n 2 ( − 2 re ( y ) im ( y ) , − ( re ( y ) ) 2 + ( im ( y ) ) 2 + 4 ) 2 ) − ( − ( re ( y ) ) 2 + ( im ( y ) ) 2 + 4 ) 2 + 4 ( re ( y ) ) 2 ( im ( y ) ) 2 4 cos ( a t a n 2 ( − 2 re ( y ) im ( y ) , − ( re ( y ) ) 2 + ( im ( y ) ) 2 + 4 ) 2 ) x_{1} = - i \sqrt[4]{\left(- \left(\operatorname{re}{\left(y\right)}\right)^{2} + \left(\operatorname{im}{\left(y\right)}\right)^{2} + 4\right)^{2} + 4 \left(\operatorname{re}{\left(y\right)}\right)^{2} \left(\operatorname{im}{\left(y\right)}\right)^{2}} \sin{\left(\frac{\operatorname{atan_{2}}{\left(- 2 \operatorname{re}{\left(y\right)} \operatorname{im}{\left(y\right)},- \left(\operatorname{re}{\left(y\right)}\right)^{2} + \left(\operatorname{im}{\left(y\right)}\right)^{2} + 4 \right)}}{2} \right)} - \sqrt[4]{\left(- \left(\operatorname{re}{\left(y\right)}\right)^{2} + \left(\operatorname{im}{\left(y\right)}\right)^{2} + 4\right)^{2} + 4 \left(\operatorname{re}{\left(y\right)}\right)^{2} \left(\operatorname{im}{\left(y\right)}\right)^{2}} \cos{\left(\frac{\operatorname{atan_{2}}{\left(- 2 \operatorname{re}{\left(y\right)} \operatorname{im}{\left(y\right)},- \left(\operatorname{re}{\left(y\right)}\right)^{2} + \left(\operatorname{im}{\left(y\right)}\right)^{2} + 4 \right)}}{2} \right)} x 1 = − i 4 ( − ( re ( y ) ) 2 + ( im ( y ) ) 2 + 4 ) 2 + 4 ( re ( y ) ) 2 ( im ( y ) ) 2 sin 2 ata n 2 ( − 2 re ( y ) im ( y ) , − ( re ( y ) ) 2 + ( im ( y ) ) 2 + 4 ) − 4 ( − ( re ( y ) ) 2 + ( im ( y ) ) 2 + 4 ) 2 + 4 ( re ( y ) ) 2 ( im ( y ) ) 2 cos 2 ata n 2 ( − 2 re ( y ) im ( y ) , − ( re ( y ) ) 2 + ( im ( y ) ) 2 + 4 )
__________________________________________ __________________________________________
/ 2 / / 2 2 \\ / 2 / / 2 2 \\
4 / / 2 2 \ 2 2 |atan2\-2*im(y)*re(y), 4 + im (y) - re (y)/| 4 / / 2 2 \ 2 2 |atan2\-2*im(y)*re(y), 4 + im (y) - re (y)/|
x2 = \/ \4 + im (y) - re (y)/ + 4*im (y)*re (y) *cos|------------------------------------------| + I*\/ \4 + im (y) - re (y)/ + 4*im (y)*re (y) *sin|------------------------------------------|
\ 2 / \ 2 /
x 2 = i ( − ( re ( y ) ) 2 + ( im ( y ) ) 2 + 4 ) 2 + 4 ( re ( y ) ) 2 ( im ( y ) ) 2 4 sin ( a t a n 2 ( − 2 re ( y ) im ( y ) , − ( re ( y ) ) 2 + ( im ( y ) ) 2 + 4 ) 2 ) + ( − ( re ( y ) ) 2 + ( im ( y ) ) 2 + 4 ) 2 + 4 ( re ( y ) ) 2 ( im ( y ) ) 2 4 cos ( a t a n 2 ( − 2 re ( y ) im ( y ) , − ( re ( y ) ) 2 + ( im ( y ) ) 2 + 4 ) 2 ) x_{2} = i \sqrt[4]{\left(- \left(\operatorname{re}{\left(y\right)}\right)^{2} + \left(\operatorname{im}{\left(y\right)}\right)^{2} + 4\right)^{2} + 4 \left(\operatorname{re}{\left(y\right)}\right)^{2} \left(\operatorname{im}{\left(y\right)}\right)^{2}} \sin{\left(\frac{\operatorname{atan_{2}}{\left(- 2 \operatorname{re}{\left(y\right)} \operatorname{im}{\left(y\right)},- \left(\operatorname{re}{\left(y\right)}\right)^{2} + \left(\operatorname{im}{\left(y\right)}\right)^{2} + 4 \right)}}{2} \right)} + \sqrt[4]{\left(- \left(\operatorname{re}{\left(y\right)}\right)^{2} + \left(\operatorname{im}{\left(y\right)}\right)^{2} + 4\right)^{2} + 4 \left(\operatorname{re}{\left(y\right)}\right)^{2} \left(\operatorname{im}{\left(y\right)}\right)^{2}} \cos{\left(\frac{\operatorname{atan_{2}}{\left(- 2 \operatorname{re}{\left(y\right)} \operatorname{im}{\left(y\right)},- \left(\operatorname{re}{\left(y\right)}\right)^{2} + \left(\operatorname{im}{\left(y\right)}\right)^{2} + 4 \right)}}{2} \right)} x 2 = i 4 ( − ( re ( y ) ) 2 + ( im ( y ) ) 2 + 4 ) 2 + 4 ( re ( y ) ) 2 ( im ( y ) ) 2 sin 2 ata n 2 ( − 2 re ( y ) im ( y ) , − ( re ( y ) ) 2 + ( im ( y ) ) 2 + 4 ) + 4 ( − ( re ( y ) ) 2 + ( im ( y ) ) 2 + 4 ) 2 + 4 ( re ( y ) ) 2 ( im ( y ) ) 2 cos 2 ata n 2 ( − 2 re ( y ) im ( y ) , − ( re ( y ) ) 2 + ( im ( y ) ) 2 + 4 )
x2 = i*((-re(y)^2 + im(y)^2 + 4)^2 + 4*re(y)^2*im(y)^2)^(1/4)*sin(atan2(-2*re(y)*im(y, -re(y)^2 + im(y)^2 + 4)/2) + ((-re(y)^2 + im(y)^2 + 4)^2 + 4*re(y)^2*im(y)^2)^(1/4)*cos(atan2(-2*re(y)*im(y), -re(y)^2 + im(y)^2 + 4)/2))
Sum and product of roots
[src]
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/ 2 / / 2 2 \\ / 2 / / 2 2 \\ / 2 / / 2 2 \\ / 2 / / 2 2 \\
4 / / 2 2 \ 2 2 |atan2\-2*im(y)*re(y), 4 + im (y) - re (y)/| 4 / / 2 2 \ 2 2 |atan2\-2*im(y)*re(y), 4 + im (y) - re (y)/| 4 / / 2 2 \ 2 2 |atan2\-2*im(y)*re(y), 4 + im (y) - re (y)/| 4 / / 2 2 \ 2 2 |atan2\-2*im(y)*re(y), 4 + im (y) - re (y)/|
- \/ \4 + im (y) - re (y)/ + 4*im (y)*re (y) *cos|------------------------------------------| - I*\/ \4 + im (y) - re (y)/ + 4*im (y)*re (y) *sin|------------------------------------------| + \/ \4 + im (y) - re (y)/ + 4*im (y)*re (y) *cos|------------------------------------------| + I*\/ \4 + im (y) - re (y)/ + 4*im (y)*re (y) *sin|------------------------------------------|
\ 2 / \ 2 / \ 2 / \ 2 /
( − i ( − ( re ( y ) ) 2 + ( im ( y ) ) 2 + 4 ) 2 + 4 ( re ( y ) ) 2 ( im ( y ) ) 2 4 sin ( a t a n 2 ( − 2 re ( y ) im ( y ) , − ( re ( y ) ) 2 + ( im ( y ) ) 2 + 4 ) 2 ) − ( − ( re ( y ) ) 2 + ( im ( y ) ) 2 + 4 ) 2 + 4 ( re ( y ) ) 2 ( im ( y ) ) 2 4 cos ( a t a n 2 ( − 2 re ( y ) im ( y ) , − ( re ( y ) ) 2 + ( im ( y ) ) 2 + 4 ) 2 ) ) + ( i ( − ( re ( y ) ) 2 + ( im ( y ) ) 2 + 4 ) 2 + 4 ( re ( y ) ) 2 ( im ( y ) ) 2 4 sin ( a t a n 2 ( − 2 re ( y ) im ( y ) , − ( re ( y ) ) 2 + ( im ( y ) ) 2 + 4 ) 2 ) + ( − ( re ( y ) ) 2 + ( im ( y ) ) 2 + 4 ) 2 + 4 ( re ( y ) ) 2 ( im ( y ) ) 2 4 cos ( a t a n 2 ( − 2 re ( y ) im ( y ) , − ( re ( y ) ) 2 + ( im ( y ) ) 2 + 4 ) 2 ) ) \left(- i \sqrt[4]{\left(- \left(\operatorname{re}{\left(y\right)}\right)^{2} + \left(\operatorname{im}{\left(y\right)}\right)^{2} + 4\right)^{2} + 4 \left(\operatorname{re}{\left(y\right)}\right)^{2} \left(\operatorname{im}{\left(y\right)}\right)^{2}} \sin{\left(\frac{\operatorname{atan_{2}}{\left(- 2 \operatorname{re}{\left(y\right)} \operatorname{im}{\left(y\right)},- \left(\operatorname{re}{\left(y\right)}\right)^{2} + \left(\operatorname{im}{\left(y\right)}\right)^{2} + 4 \right)}}{2} \right)} - \sqrt[4]{\left(- \left(\operatorname{re}{\left(y\right)}\right)^{2} + \left(\operatorname{im}{\left(y\right)}\right)^{2} + 4\right)^{2} + 4 \left(\operatorname{re}{\left(y\right)}\right)^{2} \left(\operatorname{im}{\left(y\right)}\right)^{2}} \cos{\left(\frac{\operatorname{atan_{2}}{\left(- 2 \operatorname{re}{\left(y\right)} \operatorname{im}{\left(y\right)},- \left(\operatorname{re}{\left(y\right)}\right)^{2} + \left(\operatorname{im}{\left(y\right)}\right)^{2} + 4 \right)}}{2} \right)}\right) + \left(i \sqrt[4]{\left(- \left(\operatorname{re}{\left(y\right)}\right)^{2} + \left(\operatorname{im}{\left(y\right)}\right)^{2} + 4\right)^{2} + 4 \left(\operatorname{re}{\left(y\right)}\right)^{2} \left(\operatorname{im}{\left(y\right)}\right)^{2}} \sin{\left(\frac{\operatorname{atan_{2}}{\left(- 2 \operatorname{re}{\left(y\right)} \operatorname{im}{\left(y\right)},- \left(\operatorname{re}{\left(y\right)}\right)^{2} + \left(\operatorname{im}{\left(y\right)}\right)^{2} + 4 \right)}}{2} \right)} + \sqrt[4]{\left(- \left(\operatorname{re}{\left(y\right)}\right)^{2} + \left(\operatorname{im}{\left(y\right)}\right)^{2} + 4\right)^{2} + 4 \left(\operatorname{re}{\left(y\right)}\right)^{2} \left(\operatorname{im}{\left(y\right)}\right)^{2}} \cos{\left(\frac{\operatorname{atan_{2}}{\left(- 2 \operatorname{re}{\left(y\right)} \operatorname{im}{\left(y\right)},- \left(\operatorname{re}{\left(y\right)}\right)^{2} + \left(\operatorname{im}{\left(y\right)}\right)^{2} + 4 \right)}}{2} \right)}\right) − i 4 ( − ( re ( y ) ) 2 + ( im ( y ) ) 2 + 4 ) 2 + 4 ( re ( y ) ) 2 ( im ( y ) ) 2 sin 2 ata n 2 ( − 2 re ( y ) im ( y ) , − ( re ( y ) ) 2 + ( im ( y ) ) 2 + 4 ) − 4 ( − ( re ( y ) ) 2 + ( im ( y ) ) 2 + 4 ) 2 + 4 ( re ( y ) ) 2 ( im ( y ) ) 2 cos 2 ata n 2 ( − 2 re ( y ) im ( y ) , − ( re ( y ) ) 2 + ( im ( y ) ) 2 + 4 ) + i 4 ( − ( re ( y ) ) 2 + ( im ( y ) ) 2 + 4 ) 2 + 4 ( re ( y ) ) 2 ( im ( y ) ) 2 sin 2 ata n 2 ( − 2 re ( y ) im ( y ) , − ( re ( y ) ) 2 + ( im ( y ) ) 2 + 4 ) + 4 ( − ( re ( y ) ) 2 + ( im ( y ) ) 2 + 4 ) 2 + 4 ( re ( y ) ) 2 ( im ( y ) ) 2 cos 2 ata n 2 ( − 2 re ( y ) im ( y ) , − ( re ( y ) ) 2 + ( im ( y ) ) 2 + 4 )
/ __________________________________________ __________________________________________ \ / __________________________________________ __________________________________________ \
| / 2 / / 2 2 \\ / 2 / / 2 2 \\| | / 2 / / 2 2 \\ / 2 / / 2 2 \\|
| 4 / / 2 2 \ 2 2 |atan2\-2*im(y)*re(y), 4 + im (y) - re (y)/| 4 / / 2 2 \ 2 2 |atan2\-2*im(y)*re(y), 4 + im (y) - re (y)/|| |4 / / 2 2 \ 2 2 |atan2\-2*im(y)*re(y), 4 + im (y) - re (y)/| 4 / / 2 2 \ 2 2 |atan2\-2*im(y)*re(y), 4 + im (y) - re (y)/||
|- \/ \4 + im (y) - re (y)/ + 4*im (y)*re (y) *cos|------------------------------------------| - I*\/ \4 + im (y) - re (y)/ + 4*im (y)*re (y) *sin|------------------------------------------||*|\/ \4 + im (y) - re (y)/ + 4*im (y)*re (y) *cos|------------------------------------------| + I*\/ \4 + im (y) - re (y)/ + 4*im (y)*re (y) *sin|------------------------------------------||
\ \ 2 / \ 2 // \ \ 2 / \ 2 //
( − i ( − ( re ( y ) ) 2 + ( im ( y ) ) 2 + 4 ) 2 + 4 ( re ( y ) ) 2 ( im ( y ) ) 2 4 sin ( a t a n 2 ( − 2 re ( y ) im ( y ) , − ( re ( y ) ) 2 + ( im ( y ) ) 2 + 4 ) 2 ) − ( − ( re ( y ) ) 2 + ( im ( y ) ) 2 + 4 ) 2 + 4 ( re ( y ) ) 2 ( im ( y ) ) 2 4 cos ( a t a n 2 ( − 2 re ( y ) im ( y ) , − ( re ( y ) ) 2 + ( im ( y ) ) 2 + 4 ) 2 ) ) ( i ( − ( re ( y ) ) 2 + ( im ( y ) ) 2 + 4 ) 2 + 4 ( re ( y ) ) 2 ( im ( y ) ) 2 4 sin ( a t a n 2 ( − 2 re ( y ) im ( y ) , − ( re ( y ) ) 2 + ( im ( y ) ) 2 + 4 ) 2 ) + ( − ( re ( y ) ) 2 + ( im ( y ) ) 2 + 4 ) 2 + 4 ( re ( y ) ) 2 ( im ( y ) ) 2 4 cos ( a t a n 2 ( − 2 re ( y ) im ( y ) , − ( re ( y ) ) 2 + ( im ( y ) ) 2 + 4 ) 2 ) ) \left(- i \sqrt[4]{\left(- \left(\operatorname{re}{\left(y\right)}\right)^{2} + \left(\operatorname{im}{\left(y\right)}\right)^{2} + 4\right)^{2} + 4 \left(\operatorname{re}{\left(y\right)}\right)^{2} \left(\operatorname{im}{\left(y\right)}\right)^{2}} \sin{\left(\frac{\operatorname{atan_{2}}{\left(- 2 \operatorname{re}{\left(y\right)} \operatorname{im}{\left(y\right)},- \left(\operatorname{re}{\left(y\right)}\right)^{2} + \left(\operatorname{im}{\left(y\right)}\right)^{2} + 4 \right)}}{2} \right)} - \sqrt[4]{\left(- \left(\operatorname{re}{\left(y\right)}\right)^{2} + \left(\operatorname{im}{\left(y\right)}\right)^{2} + 4\right)^{2} + 4 \left(\operatorname{re}{\left(y\right)}\right)^{2} \left(\operatorname{im}{\left(y\right)}\right)^{2}} \cos{\left(\frac{\operatorname{atan_{2}}{\left(- 2 \operatorname{re}{\left(y\right)} \operatorname{im}{\left(y\right)},- \left(\operatorname{re}{\left(y\right)}\right)^{2} + \left(\operatorname{im}{\left(y\right)}\right)^{2} + 4 \right)}}{2} \right)}\right) \left(i \sqrt[4]{\left(- \left(\operatorname{re}{\left(y\right)}\right)^{2} + \left(\operatorname{im}{\left(y\right)}\right)^{2} + 4\right)^{2} + 4 \left(\operatorname{re}{\left(y\right)}\right)^{2} \left(\operatorname{im}{\left(y\right)}\right)^{2}} \sin{\left(\frac{\operatorname{atan_{2}}{\left(- 2 \operatorname{re}{\left(y\right)} \operatorname{im}{\left(y\right)},- \left(\operatorname{re}{\left(y\right)}\right)^{2} + \left(\operatorname{im}{\left(y\right)}\right)^{2} + 4 \right)}}{2} \right)} + \sqrt[4]{\left(- \left(\operatorname{re}{\left(y\right)}\right)^{2} + \left(\operatorname{im}{\left(y\right)}\right)^{2} + 4\right)^{2} + 4 \left(\operatorname{re}{\left(y\right)}\right)^{2} \left(\operatorname{im}{\left(y\right)}\right)^{2}} \cos{\left(\frac{\operatorname{atan_{2}}{\left(- 2 \operatorname{re}{\left(y\right)} \operatorname{im}{\left(y\right)},- \left(\operatorname{re}{\left(y\right)}\right)^{2} + \left(\operatorname{im}{\left(y\right)}\right)^{2} + 4 \right)}}{2} \right)}\right) − i 4 ( − ( re ( y ) ) 2 + ( im ( y ) ) 2 + 4 ) 2 + 4 ( re ( y ) ) 2 ( im ( y ) ) 2 sin 2 ata n 2 ( − 2 re ( y ) im ( y ) , − ( re ( y ) ) 2 + ( im ( y ) ) 2 + 4 ) − 4 ( − ( re ( y ) ) 2 + ( im ( y ) ) 2 + 4 ) 2 + 4 ( re ( y ) ) 2 ( im ( y ) ) 2 cos 2 ata n 2 ( − 2 re ( y ) im ( y ) , − ( re ( y ) ) 2 + ( im ( y ) ) 2 + 4 ) i 4 ( − ( re ( y ) ) 2 + ( im ( y ) ) 2 + 4 ) 2 + 4 ( re ( y ) ) 2 ( im ( y ) ) 2 sin 2 ata n 2 ( − 2 re ( y ) im ( y ) , − ( re ( y ) ) 2 + ( im ( y ) ) 2 + 4 ) + 4 ( − ( re ( y ) ) 2 + ( im ( y ) ) 2 + 4 ) 2 + 4 ( re ( y ) ) 2 ( im ( y ) ) 2 cos 2 ata n 2 ( − 2 re ( y ) im ( y ) , − ( re ( y ) ) 2 + ( im ( y ) ) 2 + 4 )
__________________________________________
/ 2 / 2 2 \
/ / 2 2 \ 2 2 I*atan2\-2*im(y)*re(y), 4 + im (y) - re (y)/
-\/ \4 + im (y) - re (y)/ + 4*im (y)*re (y) *e
− ( − ( re ( y ) ) 2 + ( im ( y ) ) 2 + 4 ) 2 + 4 ( re ( y ) ) 2 ( im ( y ) ) 2 e i a t a n 2 ( − 2 re ( y ) im ( y ) , − ( re ( y ) ) 2 + ( im ( y ) ) 2 + 4 ) - \sqrt{\left(- \left(\operatorname{re}{\left(y\right)}\right)^{2} + \left(\operatorname{im}{\left(y\right)}\right)^{2} + 4\right)^{2} + 4 \left(\operatorname{re}{\left(y\right)}\right)^{2} \left(\operatorname{im}{\left(y\right)}\right)^{2}} e^{i \operatorname{atan_{2}}{\left(- 2 \operatorname{re}{\left(y\right)} \operatorname{im}{\left(y\right)},- \left(\operatorname{re}{\left(y\right)}\right)^{2} + \left(\operatorname{im}{\left(y\right)}\right)^{2} + 4 \right)}} − ( − ( re ( y ) ) 2 + ( im ( y ) ) 2 + 4 ) 2 + 4 ( re ( y ) ) 2 ( im ( y ) ) 2 e i ata n 2 ( − 2 re ( y ) im ( y ) , − ( re ( y ) ) 2 + ( im ( y ) ) 2 + 4 )
-sqrt((4 + im(y)^2 - re(y)^2)^2 + 4*im(y)^2*re(y)^2)*exp(i*atan2(-2*im(y)*re(y), 4 + im(y)^2 - re(y)^2))