一元三次方程怎么解

一元三次方程怎么解

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一元三次方程的求解公式的解法只能用归纳思维得到,即根据一元一次方程、一元二次方程及特殊的高次方程的求根公式的形式归纳出一元三次方程的求根公式的形式。

解题方法

一元三次方程

只含有一个未知数(即“元”),并且未知数的最高次数为3(即“次”)的整式方程叫做一元三次方程(英文名:cubic equation of one unknown)。一元二次方程的标准形式(即所有一元一次方程经整理都能得到的形式)是ax^3+bx^2+cx+d=0(a,b,c,d为常数,x为未知数,且a≠0)。一元三次方程的公式解法有卡尔丹公式法与盛金公式法。两种公式法都可以解标准型的一元三次方程。由于用卡尔丹公式解题存在复杂性,相比之下,盛金公式解题更为直观,效率更高。

一元三次方程求根公式

公式法

若用A、B换元后,公式可简记为:

x1=A^(1/3)+B^(1/3);

x2=A^(1/3)ω+B^(1/3)ω^2;

x3=A^(1/3)ω^2+B^(1/3)ω。

判别法

当△=(q/2)^2+(p/3)^3>0时,有一个实根和一对个共轭虚根;

当△=(q/2)^2+(p/3)^3=0时,有三个实根,其中两个相等;

当△=(q/2)^2+(p/3)^3<0>

一元三次方程有三种解法,包括卡尔丹公式法、盛金公式法和因式分解法。简单地说就是公式法和因式分解法。和一元二次方程的解法中的公式法和因式分解法有相似之处,公式法适用于一切方程,而因式分解法一般只适用于存在有理数根的方程。当然三次方程应用因式分解法的主要目的是为了降次,因此它也有可能在存在无理根或复数根时使用因式分解法。

我们平时用得比较多的还是因式分解法。比如x^3-1=0或x^3+1=0,都有因式分解的公式可以直接应用。前者得到(x-1)(x^2+x+1)=0,后者得到(x+1)(x^2-x+1)=0. 由此得到方程的一个有理根和一对共轭虚根。当然,这里的1可以换成任意实数,因为任意实数都可能写成一个数的三次方。

对于标准型的一元三次方程ax^3+bx^2+cx+d=0(a,b,c,d∈R,且a≠0),以上所举的例子属于a=1, b=0, c=0的特殊形式。当b,c至少有一个不等于0时,一元三次方程就不一定能分解出一个有理根。所以因式分解法并不一定适用于所有一元三次方程。这时候如果想要使用因式分解法,就必须满足存在有理根的条件,否则很难因式分解。

比如三次方程:x^3+x^2-x+2=0,通过观察,我们可以用多项式x^3+x^2-x+2除以x+2,就得到x^2-x+1,因此可以用因式分解法得到(x+2)(x^2-x+1)=0,同样可以得到一个实根x=-2,和两个共轭虚根。但是三次方程x^3+x^2-x+1=0就无法应用因式分解法了。这时候就要用公式法。

卡尔丹公式法相对比较复杂,而盛金公式法就简单得多。纯讲知识的内容既干枯燥又难懂,因此接下来就对这个方法,分别运用两个公式,做一个演示,希望能你从演示的过程中得到启发,学会这两种公式法。

三次方程x^3+x^2-x+1=0中,a=1, b=1, c=-1,d=1. 令x=y-b/(3a)=y-1/3代入方程,得到:(y-1/3)^3+(y-1/3)^2-(y-1/3)+1=0,化简得y^3-4y/3+38/27=0. 这是特殊型的一元三次方程y^3+py+q=0(p,q∈R). 其中p=-4/3, q=38/27.

接下来求卡尔丹判别式:△=(q/2)^2+(p/3)^3=361/729-64/729=11/27. 当Δ>0时,方程有一个实根和一对共轭虚根;当Δ=0时,方程有三个实根,其中有一个两重根;当Δ<0>

u=三次根号内(-q/2+根号(△))=三次根号内(-19/27+根号(11/27))=三次根号内(-19+3倍根号33)/3, v=三次根号内(-19-3倍根号33)/3.

而方程的实根y1=u+v. 两个共轭虚根分别是y2=wu+w^2v和y3=w^2u+wv,其中w=(-1+根号3 i)/2. 把u,v代入耐心求解就可以得到y的三个解。最后还要代入x=y-1/3,求得x的三个解。

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