一元三次方程的解法的推导过程

靠前步:

ax^3+bx^2+cx+d=0

为了方便,约去a得到

x^3+kx^2+mx+n=0

令x=y-k/3,

代入方程(y-k/3)^3+k(y-k/3)^2+m(y-k/3)+n=0,

(y-k/3)^3中的y^2项系数是-k,

k(y-k/3)^2中的y^2项系数是k,

所以相加后y^2抵消,

得到y^3+py+q=0,

其中p=(-k^2/3)+m,

q=(2(k/3)^3)-(km/3)+n。

第二步:

方程x^3+px+q=0的三个根为:

x1=[-q/2+((q/2)^2+(p/3)^3)^(1/2)]^(1/3)+

+[-q/2-((q/2)^2+(p/3)^3)^(1/2)]^(1/3);

x2=w[-q/2+((q/2)^2+(p/3)^3)^(1/2)]^(1/3)+

+w^2[-q/2-((q/2)^2+(p/3)^3)^(1/2)]^(1/3);

x3=w^2[-q/2+((q/2)^2+(p/3)^3)^(1/2)]^(1/3)+

+w[-q/2-((q/2)^2+(p/3)^3)^(1/2)]^(1/3),

其中w=(-1+i√3)/2。

×推导过程:

1、方程x^3=1的解为x1=1,x2=-1/2+i√3/2=ω,x3=-1/2-i√3/2=ω^2;

2、方程x^3=A的解为x1=A^(1/3),x2=A^(1/3)ω,x3=A^(1/3)ω^2,

3、一般三次方程ax^3+bx^2+cx+d=0(a≠0),两边同时除以a,可变成x^3+ax^2+bx+c=0的形式。

再令x=y-a/3,代入可消去次高项,变成x^3+px+q=0的形式。

设x=u+v是方程x^3+px+q=0的解,代入整理得:

(u+v)(3uv+p)+u^3+v^3+q=0①,

如果u和v满足uv=-p/3,u^3+v^3=-q则①成立,

由一元二次方程韦达定理u^3和V^3是方程y^2+qy-(p/3)^3=0的两个根。

解之得,y=-q/2±((q/2)^2+(p/3)^3)^(1/2),

不妨设A=-q/2-((q/2)^2+(p/3)^3)^(1/2),B=-q/2+((q/2)^2+(p/3)^3)^(1/2),

则u^3=A;v^3=B,

u=A^(1/3)或者A^(1/3)ω或者A^(1/3)ω^2;

v=B^(1/3)或者B^(1/3)ω或者B^(1/3)ω^2,

但是考虑到uv=-p/3,所以u、v只有三组解:

u1=A^(1/3),v1=B^(1/3);

u2=A^(1/3)ω,v2=B^(1/3)ω^2;

u3=A^(1/3)ω^2,v3=B^(1/3)ω,

最后:

方程x^3+px+q=0的三个根也出来了,即

x1=u1+v1=A^(1/3)+B^(1/3);

x2=A^(1/3)ω+B^(1/3)ω^2;

x3=A^(1/3)ω^2+B^(1/3)ω。

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