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四次方程的求根公式

栏目: 心理 / 发布于: / 人气:6.73K
四次方程的求根公式

x^4+bx^3+cx^2+dx+e=0,四次方程求根公式是数学代数学基本公式,由意大利数学家费拉里首次提出证明。一元四次方程是未知数最高次数不超过四次的多项式方程,应用化四次为二次的方法,结合盛金公式求解。

适用未知数最高次项的次数不大于四的多项式方程。其解法是受一元三次方程求解方法的启发而得到的。

二次方程ax²+bx+c=0,根据代数基本定理,可以设两个解x1和x2,那就可以将之写成(x-x1)(x-x2)=0,然后把它展开并对照系数便得到韦达定理

x1+x2=-b/a,x1x2=c/a,然后利用这两个式子以及二项展开式(x1-x2)²=(x1+x2)²-4x1x2,这样就能得到

x1-x2=±√(b²-4ac)/a,再联立x1+x2,就能得到二次方程求根公式

x=[-b±√(b²-4ac)]/2a。

三次方程ax³+bx²+cx+d=0,因为a肯定不为零,所以干脆就可以把方程写成

y³+ay²+by+c=0

令y=x-a/3,带入到方程式中就能消去二次项,这样就能得到方程x³+py=q,如果把p和q放入到复平面,其实这个就是一般方程。

又知道和立方公式(m+n)³=m³+n³+3mn(m+n),那么令m+n=x,m³+n³=q,3mn=-p,这样就能得到x³=q-px,然后设任意两个数a,b使得x=a+b,这样上式就变成a³+b³+3ab(a+b)+p(a+b)=q,即(p+3ab)(a+b)=q-(a³+b³),令两边都为零,这样

ab=-p/3,a³+b³=q,这样再利用一次二项展开便能得到

a³-b³=±√(q²+4p³/27),再联立a³+b³就能得到

这里根号里面部分就是判别式Δ,这样对a和b开三次根号并相加就能得到解。

一般四次方程 ax4+bx3+cx2+dx+e=0

每项除a,得到:

x4+(b/a)x3+(c/a)x2+(d/a)x+(e/a)=0

移项,得到:

x4+(b/a)x3=-(c/a)x2-(d/a)x-(e/a)

在等式两端同时加上(bx/2a)2,进行配方。

(x^2+(bx)/(2a))^2=(b/(4a)-c)^2*x^2-dx-e

再在该式加上 (x^2+(bx)/(2a))*y+(y^2/4) (y是一个待定变量)

(x^2+bx/2+y/2)^2=(b^2/4a-c+y)*x^2+((by)/2-d)x+(y^2/4-e)

上式右端是一个关于x的二次三项式。适当选择y,使这个二次三项式也能写成完全平方式。只要y能满足下面的等式:

((by)/2-d)^2-4(b/(4a)-c+y)(y/4-e)=0

就可以,这是一个关于y的三次方程。

这样,四次方程的问题归为解一个三次方程和两个二次方程的问题。