一元三次方程解法(卡爾丹公式法&盛金公式法)

卡爾丹公式法
特殊型一元三次方程

X^3+pX+q=0 (p瘾婿、q∈R)
判別式Δ=(q/2)2+(p/3)3

卡爾丹公式

X1=(Y1)(1/3)+(Y2)(1/3)
X2= (Y1)(1/3)ω+(Y2)(1/3)ω^2
X3=(Y1)(1/3)ω2+(Y2)^(1/3)ω
其中ω=(-1+i3^(1/2))/2
Y(1,2)=-(q/2)±((q/2)2+(p/3)3)^(1/2)

標準型一元三次方程

aX ^3+bX ^2+cX+d=0,(a,b,c,d∈R,且a≠0)
令X=Y—b/(3a)代入上式
可化為適合卡爾丹公式直接求解的特殊型一元三次方程Y^3+pY+q=0
卡爾丹判別法
當Δ=(q/2)2+(p/3)3>0時,方程有一個實根和一對共軛虛根
當Δ=(q/2)2+(p/3)3=0時,方程有三個實根,其中有一個兩重根
當Δ=(q/2)2+(p/3)3

其他方法

除了上文中的[卡爾丹公式]解法,[一元三次方程]還有其它解法讯沈,列舉如下:

因式分解法

[因式分解]法不是對所有的三次方程都適用凝果,只對一些簡單的三次方程適用.對于大多數(shù)的三次方程祝迂,只有先求出它的根,才能作因式分解器净。當然型雳,對一些簡單的三次方程能用因式分解求解的,當然用因式分解法求解很方便,直接把三次方程[降次]

例如:[解方程]x^3-x=0

對左邊作因式分解纠俭,得x(x+1)(x-1)=0沿量,得方程的三個根:x1=0;x2=1冤荆;x3=-1朴则。

一種換元法

對于一般形式的三次方程,先將方程化為x^3+px+q=0的特殊型钓简。

令x=z-p/3z乌妒,代入并[化簡],
得:z^3-p/27z+q=0外邓。
再令z^3=w撤蚊,代入,
得:w^2-p/27w+q=0.
這實際上是關(guān)于w的[二次方程]损话。
解出w侦啸,再順次解出z,x席镀。

導數(shù)求解法

利用[導數(shù)]匹中,求的函數(shù)的極大極小值,單調(diào)遞增及遞減區(qū)間豪诲,畫出函數(shù)圖像顶捷,有利于方程的大致解答,并且能快速得到方程解的個數(shù)屎篱,此法十分適用于高中數(shù)學題的解答服赎。

如f(x)=x3+x+1,[移項]得x3+x=-1,設(shè)y1=x^3+x,y2=-1
y1的導數(shù)y1'=3x^2+1,
得y1'恒大于0,y1在R上單調(diào)遞增交播,所以方程僅一個解重虑,
且當y1=-1時x在-1與-2之間,
可根據(jù)f(x1)f(x2)<0的公式秦士,無限逼近缺厉,求得較精確的解。

盛金公式法

[三次方程]應(yīng)用廣泛隧土。用根號解[一元三次方程]提针,雖然有著名的[卡爾丹公式],并有相應(yīng)的判別法曹傀,但使用卡爾丹公式解題比較復雜辐脖,缺乏直觀性。[范盛金]推導出一套直接用a皆愉、b嗜价、c艇抠、d表達的較簡明形式的一元三次方程的一般式新求根公式——[盛金公式],并建立了新判別法——盛金判別法久锥。


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盛金判別法

A=B=0時家淤,方程有一個三重實根。

當Δ=B2-4AC>0時奴拦,方程有一個實根和一對共軛復根媒鼓。

當Δ=B2-4AC=0時,方程有三個實根错妖,其中有一個二重根。

當Δ=B2-4AC<0時疚沐,方程有三個不相等的實根暂氯。

盛金定理

b=0,c=0時亮蛔,盛金公式1無意義痴施;
A=0時,盛金公式3無意義究流;
A≤0時辣吃,盛金公式4無意義;
T<-1或T>1時芬探,盛金公式4無意義神得。
b=0,c=0時偷仿,盛金公式1是否成立哩簿?
盛金公式3與盛金公式4是否存在A≤0的值?
盛金公式4是否存在T<-1或T>1的值酝静?
盛金定理給出如下回答:

盛金定理1:當A=B=0時节榜,若b=0,則必定有c=d=0(此時别智,方程有一個三重實根0宗苍,盛金公式1仍成立)。

盛金定理2:當A=B=0時薄榛,若b≠0讳窟,則必定有c≠0(此時,適用盛金公式1解題)蛇数。

盛金定理3:當A=B=0時挪钓,則必定有C=0(此時,適用盛金公式1解題)耳舅。

盛金定理4:當A=0時碌上,若B≠0倚评,則必定有Δ>0(此時,適用盛金公式2解題)馏予。

盛金定理5:當A<0時天梧,則必定有Δ>0(此時,適用盛金公式2解題)霞丧。

盛金定理6:當Δ=0時呢岗,若A=0,則必定有B=0(此時蛹尝,適用盛金公式1解題)后豫。

盛金定理7:當Δ=0時,若B≠0突那,盛金公式3一定不存在A≤0的值(此時挫酿,適用盛金公式3解題)。

盛金定理8:當Δ<0時愕难,盛金公式4一定不存在A≤0的值早龟。(此時,適用盛金公式4解題)猫缭。

盛金定理9:當Δ<0時葱弟,盛金公式4一定不存在T≤-1或T≥1的值,即T出現(xiàn)的值必定是-1<T<1猜丹。

顯然芝加,當A≤0時,都有相應(yīng)的盛金公式解題居触。

注意:盛金定理逆之不一定成立妖混。如:當Δ>0時,不一定有A<0轮洋。

盛金定理表明:盛金公式始終保持有意義制市。任意實系數(shù)的一元三次方程都可以運用盛金公式直觀求解。

公式特點

當Δ=B2-4AC=0時弊予,盛金公式③:
X⑴=-b/a+K祥楣;X⑵=X⑶=-K/2,其中K=B/A汉柒,(A≠0)误褪。
簡明易記,不存在開方(此時的[卡爾丹公式](仍存在開立方)碾褂。盛金公式③手算解題效率高兽间。與卡爾丹公式相比較,盛金公式的表達形式較簡明正塌,使用盛金公式解題較直觀嘀略、效率較高恤溶;盛金判別法判別方程的解較直觀。

重根判別式
A=b2-3ac帜羊;
B=bc-9ad咒程;
C=c2-3bd
是最簡明的式子,由A讼育、B帐姻、C構(gòu)成的總[判別式]
Δ=B2-4AC
也是最簡明的式子(是非常美妙的式子),
其形狀與一元二次方程的根的判別式相同奶段;
盛金公式②中的式子
(-B±(B2-4AC)^(1/2))/2
具有一元二次方程求根公式的形式饥瓷,
這些表達形式體現(xiàn)了數(shù)學的有序、對稱痹籍、和諧與簡潔美扛伍。

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