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一元三次方程求根公式推导(你不得不会)

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更新时间:03-13
发布于:江苏
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作品说明
一元三次方程的一般形式: ax³+bx²+cx+d=0(a,b,c,d∈ℝ,a≠0) 我们先解特殊形式的一元三次方程,最后把一般形式转 化成特殊形式的方程。 特殊形式:x³+px+q=0 令x=u+v,并且3uv+p=0,可得v=-—,代入: (u+v)³+p(u+v)+q=0 u³+v³+(3uv+p)(u+v)+q=0 u³+v³+q=0 u³+(-—)³+q=0 → u³+q-—=0 将两边同时乘上u³,得到u³的一元二次方程: 1×(u³)²+qu³+(-—)=0 根据求根公式,可以求出u³的两个根,分别是: u³=-—± —+— 在讨论后面怎么做之前,我们先来看一下欧拉公式: e =cosx+isinx 再解一个方程:x³=1 很多人都会直接说出答案是1,只有1个根,如果有3个 根的话会让很多强迫症感到舒服,因为x=1有1个根, x²=1有两个根,所以x³=1会不会有3个根呢? 首先,解这个方程需要把x写成极坐标形式: r(cosθ+isinθ),代入可得: r³(cosθ+isinθ)³=1 套用欧拉公式和指数的运算法则可以得到: r³[cos(3θ)+isin(3θ)]
操作说明
=1 r自然等于1,代入:cos(3θ)+isin(3θ)=1 实部对实部,虚部对虚部,得到3θ=2πn,其中n为整数。 θ就等于—n,因为x=cos(θ)+isin(θ),所以解出x有 3个根,分别是1、———、———,令ω=——— 回到正事上,刚才在第一页最后一行写到: u³=-—± —+— 根据刚才算出来的ω,可以解出来: u_1=³-—± —+— u_2=ω×u_1 u_3=ω²×u_1 知道u,解出v就很简单了(v=-p/3u) 即v_1=³-—∓ —+—(用平方差算一下) v_2=ω²×v_1 v_3=ω×v_1 由于x=u+v(不知道你还记不记得,知道加法交换律吗? u+v就是一则加法算式,两边一个±一个∓,其实可以 让u只取整,v取负),解出 x_1=u_1+v_1,x_2=u_2+v_2,x_3=u_3+v_3 作为方程的三个根。