卡丹公式

卡丹公式

卡丹公式是確定一般的三次方程的根的公式;如果用現代的數學語言和符號,卡丹公式的結論可以藉助於下面這樣一種最基本的構想得出。

簡介

卡丹公式 卡丹公式

卡丹公式確定一般的三次方程的根的公式 .

如果用現在的數學語言和符號,卡丹公式的結論可以藉助於下面這樣一種最基本的構想得出。

假如給我們一個一般的三次方程:

ax+(3b/a)x+3cx+d=0 (1)

如果令

x=y-b/a

我們就把方程(1)推導成

y+3py+2q=0 (2)

其中3p=3c/a-3b/a,2q=2b/a-3bc/a+d/a 。

藉助於等式

y=u-p/u

引入新變數u 。把這個表達式帶入(2),得到:

(u)+2qu-p=0 (3)

由此得

u=-q±√(q+p),

於是

y=√(-q±√(q+p))-p/√(-q±√(q+p)) 。

=√(-q+√(q+p))+√(-q-√(q+p)) 。

(最後這個等式里的兩個立方根的積等於-p 。)

這就是著名的卡丹公式。

如果再由y轉到x,那么,就能得到一個確定一般的三次方程的根的公式。

卡丹

卡丹通曉數學,就像通曉一群質樸的人的風俗習慣那樣容易。費拉里知道了三次方程的解法之後,確實過了不長時間,他就找到了四次方程的解法。正像費拉里在他和塔爾塔利亞爭論時所宣稱的那樣,卡丹把這一方法寫進自己的書里了。

這種方法是怎樣得到的呢

我們在前面已經看到,利用並不複雜的代換可以把三次方程(3)歸結為關於u3的二次方程(4)。費拉里現在去尋找把一般四次方程歸結為一個三次方程的可能性,這是十分自然的。

設 ax4+4bx3+6cx2+4dx+e=0 (5)

是一個一般的四次方程。如果令

x=y-b/a

那么,方程(5)可以歸結為

y4+2py2+2qy+r=0 (6)

其中p,q,r是一些取決於a,b,c,d,e的係數。容易看出,這個方程可以寫成這樣的形式:

(y2+p+t)2=2ty2-2qy+t2+2pt+p2-r (7)

確實,如果把括弧打開,那么,所有含t的項互相抵消,我們就能回到方程(6)。

我們這樣選取參數t,使方程(7)的右邊是關於y的完全平方。眾所周知,位於等號右邊的(關於y的)三項式係數判別式為0,是這個完全平方的充分必要條件,

即: q2-2t(t2+2pt+p2-r)=0 (8)

我們得到了這樣一個已經能解的一般的三次方程。求出它的任何一個根,並代入形為

(y2+p+t)2=2t(y-q/2t)2 的方程(9),由此得 y2±√(2t)y+p+t±q/√(2t)=0 。

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