一元三次方程的解法详细

巡山小妖精
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2020年08月04日 01:51
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详细一元三次方程
ax
3
bx
2
cxd0< br>的解法
先把方程
ax
3
bx
2
cxd0< br>化为
x
3
pxq0
的形式:

xy
b
,则原式变成
3a
a(y
b3
bb
)b(y)
2
c(y)d0

3a 3a3a
by
2
b
2
yb
3
2byb
2< br>b
2
a(y
2
)b(y)c(y)d0

32
a3a
9a
3a
3a27a
3
b
2< br>b
3
2b
2
b
3
bc
2
ayby ybyycyd0

3a3a3a
27a
2
9a
2
32
b
2
2b
3
bc
ay(c)y (d)0

2
3a3a
27a
3
cb
2< br>d2b
3
bc
y(
2
)y()0
a
3a
a
27a
3
3a
2
3
cb2
d2b
3
bc

如此一来二次项就不見了,化成
y pyq0
,其中
p
2

q

a3a
a
27a
3
3a
2
3
--------- ------------------
对方程
y
3
pyq0
直接利用卡尔丹诺公式:
y< br>1

3

qqpqqp
()
2
()3

3
()
2
()
3

223 223
qqpqqp
()
2
()
3


2

3
()
2
()
3

2232 23
qqpqqp
()
2
()
3



3
()
2
()
3

223223
y
2



3

y
3


2

3

其中

13i

qp
23
中至少有两个根相等;Δ<0时,有三不等实根。

( )
2
()
3
是根的判别式:Δ>0时,有一个实根两个虚根;Δ=0时,有 三个实根,且其


附:
方程
y
3
pyq0
(2)求根公式的推导过程:
不妨设p、q均不为零,令
yuv
(3)
代入(2)得,
u
3
v
3
(uv)(3uvp) q0
(4)
p
选择u、v,使得
3uvp0
,即
uv
(5)
3
33
代入(4)得,
uvq
(6)
p
3
将(5)式两边立方得,
uv
(7)
27联立(6)、(7)两式,得关于
u
3

v
3
的方程组 :

u
3
v
3
q
p

3
 ,且uv

p

33
uv
3

27

33
p
3
0
的两根
u
3

v
3
。于是问题归结于求上述方程组的解,即关于t的一元二次方程
tqt

27
2
4p
3
q

q

p

2


q

D




T

27
2< br>4

2

3

又记
u
3
的一个立方根为
u
1
,则另两个立方根为
u
2


1
u
1

u
3


2
u
1
,其中

1


2
为1的两
2 3
个立方虚根。
以下分三种情形讨论:
1)若

0
, 即
D0
,则
u
3

v
3
均为实数,可求 得
u
3
TD

u
3
TD

u
1

3
TD

v
1

3
TD

p

3
p

u< br>1

v
1

u
2

v
3< br>;
u
3

v
2
,也就是满足
u
1< br>v
1
u
2
v
3
u
3
v
2

3
T
2
D

3

y u
i
v
j


i,j1,2,3

组成的九个数中,有且只有下面三组满足
uv
于是方程(2)的根为,,,
这时 方程(2)有一个实根,两个共轭虚根,,其表达式就是前面给出的“卡丹公式”的形式,
这里的根式及
同理,可求得
都是在实数意义下的。
。取

, 2)若,即D=0时,可求得

方程(2)有三个实根,其中至少有两个相等的实根。


p

q

p

3)若< br>
0
,即D<0时,因为



0
, p<0,

0


3

2

3


u
3

v
3
均为虚数 ,求出
u
3

v
3
,并用三角式表示,就有
其中T ,都是实数,

,,
323



同理,
其中,且
取,,





显然,当且仅当取,;,;,
这三组时才满足,
于是方程(2)得三个实根为,,,
具体表示出来就为:



其中
∴ 当时,方程(2)有三个实根。
综上所述,实系数一元三次方程的求根公式如下:
令,,,

1)当时,方程有一个实根和两个共轭虚根,


2)当时,方程有三个实根,其中至少有两个相等的实根,




, ,
3)当时,方程有三个实根,



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