求1元3次方程求根公式详细推理过程.

2个回答

  • 第一步:

    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=0 ①,

    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

    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.

    可以去找一下