一元三次方程重根判別式 如何求一元三次方程

2021-10-14 09:58:09 字數 2693 閱讀 9955

我們知道,一元二次方程

一元三次方程

1、為了解最初的方程,我們可以先考慮將方程變形成

;2、這個形式可以進一步化簡。回顧一元二次方程的求根公式,我們採用的是配方法,將其變成和的平方的形式然後開方即可得到求根公式,這裡最高次是3次,所以我們可以考慮配立方。

因為 和1中的式子比較發現,我們可以把

這項併入和的立方裡面。於是1中的方程可以成

然後,令

於是上面的方程可以變形成為

整理可得

故而我們可以得到乙個結論,所有的一元三次方程都可以化成上面那樣的簡單形式,因此只要找到

這個方程的解法,我們就能夠解出所有的一元三次方程了;

3、

的解法。關於這個方程的解法,首先我們知道,三次函式的值域是r,因此這個三次方程一定至少有乙個實根。

不妨設這個實根

,我們得到乙個新的方程,將這個方程兩邊同時立方,得到

顯然這兩個方程可以是同乙個方程。比較係數,得到方程組

根據一元二次方程的韋達定理,不難發現a和b就是方程

兩個根

如果想不到韋達定理,單純消元也可以得到上面的一元二次方程。

因此不難解出

這樣,我們可以用得到的a和b的值求出

,從而得到原方程的根。

但這裡會出現乙個問題,求根公式裡面有根號,a b不一定求出是個實數,如何確保

是實數?

由一元二次方程有判別式可以推知,顯然一元三次方程也有判別式,而且判別式通過上面的計算已經知道了

因此按如下情況討論。

為了便於說明,需要提前說明幾個概念:

a.定義

,即虛數。在虛數的範圍內,負數允許開平方;

b. ;

c. ;

d.在虛數範圍內,

方程有三個根,

可以計算出,

,因此若設

,那麼該方程的三個根可以表示為

有了以上幾個概念,我們來討論一元三次方程根的情況

由上述d可知,

;同樣的,

結果可以表示為

因此ab可以組合出9種情況。但我們前面有

,因此實際上滿足條件的a b僅有三組。

即t有三個根,分別為:

; ;

1.若

,顯然

都是虛數,因此一元三次方程僅有乙個實根和兩個虛根;

2.若

,則a=b,那麼

,且為共軛虛數之和,因此一元三次方程有兩個相等實根和另乙個實根;

3.若

, 都是實根,故而一元三次方程有三個不相等的實根。

以下為拓展內容

1.上述c的證明。

證:已知尤拉公式,

, 令

則由尤拉公式,可知

因此,

同理,

故而,

,證畢。

2.由求根公式有時候算出的數字極其鬼畜,但實際上結果卻非常簡單。

比如方程,

,採用求根公式計算,算出判別式δ>0,因此僅有乙個實根。

算出實根x=

本來這就是這個方程的實根,但簡單估算一下,發現x=4也是原方程的實根。我們拿科學計算器將上面那一大串數字輸入以後,得到的結果也是4.

那麼上面那一大串數字是如何等於4的。

將 ,即要將這個無理根式開三次方。這裡採用如下技巧:

考慮到

,找到a和b的值令其右邊等於

,那麼a+b就是

開立方所得的數字。

,因此可以設立方根為

,那麼

和上式對比,發現

考慮到m+2>2,因此m>0,取

。 將m值代入m+2並立方,發現立方的結果就是

故而 同樣的方法,可以得到

因此 ps:如果用上述方法求出m後,並不能還原,那麼說明原無理式不能開立方,那就是乙個純粹的無理數了。

3.若判別式δ<0,算出的a b為虛數,那麼如何將虛數化成實根,並求出另外兩個根。

比如方程

,採用求根公式計算,得到δ<0,且乙個實根為

將虛數共軛虛數之和化成實數,一般採用尤拉公式。 由1中的證明,我們可以做如下變化。

然後採取三倍角公式求出cos(t/3)後代入即可得到確切的實數解。

但如果方程解如果是特殊的有理數解,和2中的方法類似,採用特值的方法,看看能不能分解出相應的因式從而簡化計算。

,即有

實部相等,虛部相等。有

和 b是多少我們不關心,最終結果會消去,我們只要求出a就可以了。 因此消去b,整理,最終可以得到乙個僅含a的方程。

……式子1

我們要看這個方程是否有特解,即有理數解。等式右邊為乙個帶根號的無理數,要找到a的有理根解,顯然必須要保證

再稍加整理,得到

確保k是有理數,考慮a=1,代入式子1當中,發現式子成立 因此我們找到了a=1 於是原方程的乙個根為

然後採用分解因式的方式。令

將右邊拆開,對比係數,得到

所以有

,解得

因此原方程的三個根為

最後的話:碼這些字比想象中還要花時間。。本來打算把一元四次方程解法也寫上的,發現時間嚴重超了。。只能下次有機會再碼了~

一元三次方程重根判別式 一元三次方程的判別式

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