冯塔纳发现的一元三次方程的解法
一元三次方程的一般形式是
x^3+sx^2+tx+u=0
如果作一个横坐标平移y=x+s/3,那么我们就可以把方程的二次项消
去。所以我们只要考虑形如
x^3=px+q
的三次方程。
假设方程的解x可以写成x=a-b的形式,这里a和b是待定的参数。
代入方程,我们就有
a^3-3a^2b+3ab^2-b^3=p(a-b)+q
整理得到
a^3-b^3 =(a-b)(p+3ab)+q
由二次方程理论可知,一定可以适当选取a和b,使得在x=a-b的同时,
3ab+p=0。这样上式就成为
a^3-b^3=q
两边各乘以27a^3,就得到
27a^6-27a^3b^3=27qa^3
由p=-3ab可知
27a^6 + p = 27qa^3
这是一个关于a^3的二次方程,所以可以解得a。进而可解出b和根x。
附:费拉里发现的一元四次方程的解法
和三次方程中的做法一样,可以用一个坐标平移来消去四次方程
一般形式中的三次项。所以只要考虑下面形式的一元四次方程:
x^4=px^2+qx+r
关键在于要利用参数把等式的两边配成完全平方形式。考虑一个参数
a,我们有
(x^2+a)2 = (p+2a)x^2+qx+r+a^2
等式右边是完全平方式当且仅当它的判别式为0,即
q^2 = 4(p+2^a)(r+a^2)
这是一个关于a的三次方程,利用上面一元三次方程的解法,我们可以
解出参数a。这样原方程两边都是完全平方式,开方后就是一个关于x
的一元二次方程,于是就可以解出原方程的根x。
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