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大家知道,1到4次的代数方程都有求根公式(尽管未必是最简单的方法),对于1次和2次方程的求根,大家可能滚瓜烂熟了。但是你了解三次方程的解法吗?
ax3+bx2+cx+d=0(a0)

网上有不少关于这方面的资料,但是却有着两个缺点:一是缺乏描述专业数学公式的相关程序(很多网站都是这样);二是语言过于专业,不能大众化(如维基百科)。

要了解三次方程的求根公式,首先要知道,一般地,n次代数方程有n个根。而对于最基本的三次方程x3+p=0,我们有:
x1=3p
同时根据韦达定理,我们有x1+x2+x3=0,x1x2x3=p,我们已经知道x1=3p,现在就变成了关于x2,x3的二次方程组,可以求解(i2=1,虚数单位):
x2=12(1+3i)3p,x3=12(13i)3p
特别地,一般会将12(1+3i)写成ω,于是
x2=3pω,x3=3pω2

图片说明:塔塔利亚

图片说明:塔塔利亚

下面进入一般的三次方程的求解:

对于一道三次方程ax3+bx2+cx+d=0(a0),我们有可以用换元法,设y=x+b3a,将原方程变为关于y的三次方程:
y3+py+q=0y3+py=q
其中
y=x+b3ap=cab23a2q=2b327a3bc3a2+da

(卡丹的证明)由于(AB)3+3AB(AB)=A3B3,所以3AB=p,A3B3=q,y=AB,于是变成关于A,B的六次方程组,而这一道六次方程组很简单,通过换元法,就变成了一道二次方程组,可以求解。最后我们得到的结果为:
A=3q2+(q2)2+(p3)3,B=3q2+(q2)2+(p3)3

接下来就很容易得出原方程的解了。

图片说明:卡丹,又译卡尔达诺

图片说明:卡丹,又译卡尔达诺

最终,我们得出关于方程y3+px+q=0的求根公式为
x1=3q2+(q2)2+(p3)3+3q2(q2)2+(p3)3x2=ω3q2+(q2)2+(p3)3+ω23q2(q2)2+(p3)3x3=ω23q2+(q2)2+(p3)3+ω3q2(q2)2+(p3)3ω=12(1+3i)

看到这里,如果想挑战自己的你,请写出ax3+bx2+cx+d=0(a0)的一般求根公式吧^_^

至于四次方程,有时间也会写一下。

参考资料:
http://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=%E4%B8%89%E6%AC%A1%E6%96%B9%E7%A8%8B&variant=zh-cn
http://baike.baidu.com/view/521598.htm
http://baike.baidu.com/view/1315076.htm
http://www.oursci.org/archive/magazine/200112/011208.htm

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@online{kexuefm-26,
        title={三次方程的根式求解(通俗版本)},
        author={苏剑林},
        year={2009},
        month={Jul},
        url={\url{https://spaces.ac.cn/archives/26}},
}