Материал: Алгебраические_уравнения

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

§ 3.5. Формула Кардано

151

√

получаются как произведения 3 на корни из единицы, т. е. на решения уравнения 3 = 1 (рис. 29 на с. 146):

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

√

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

√

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

√3 ;

√3 · = √3

(−

 

+

3

)

и

√3 · 2

= √3

(−

 

 

−

3

).

2

2

2

2

Мы перешли к переменной путем подстановки = − 3 . Возьмем вещественное значение 1:

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

√

−

2

−

√

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

+ 27

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3√

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3√

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−

2 +

√ 4

+ 27

 

 

(

2 ) − 4

 

− 27

 

− 3 1

 

−

3

 

 

 

 

 

 

2

 

 

3

 

 

 

−

3

 

 

 

 

 

2

 

 

 

2

 

3

 

 

 

 

√

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

−

2 − √

 

 

 

 

 

 

 

= 3

 

 

 

 

 

 

 

 

2 + 3

= 2.

 

 

 

 

4

+ 27

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

2

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

√−

 

 

− √

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

2

4

 

27

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(−

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

= 1

 

 

 

 

 

= 1 + 2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−

3 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заметим, что

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

= ( )

2

 

 

 

 

2 = −

 

 

 

 

= 2

2

 

 

 

( )3 = 1

 

 

 

 

 

 

 

 

3 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

)

 

( 1)2 =

2

= −3 1

2 = 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В последнем нетрудно убедиться, проделав соответствующие операции с комплексными числами (с. 136). Тогда

 

 

√3

 

 

 

√

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

√3

 

 

 

− √

 

 

 

 

 

 

 

 

1

=

 

 

 

+

 

2

+

3

 

 

 

2

=

 

 

 

 

2

 

 

3

 

( )2;

−

2

4

27 ·

 

−

2

 

4 −

27 ·

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

152 ГЛАВА 3. УРАВНЕНИЯ СТАРШЕГО ПОРЯДКА

1 = √3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

√3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

√

2

+

3

 

 

 

 

( )2

 

 

 

 

2 =

 

 

 

 

 

− √

2

 

 

3

 

 

.

−2

4

 

 

 

 

 

 

−2

4 − 27 ·

 

 

 

 

 

 

27 ·

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Многочлен 2

+ + имеет корни:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 = √3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

√3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

√

2

 

+

 

 

3

 

+

 

 

 

− √

2

 

 

 

 

 

 

3

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

27

 

−

2

 

4 −

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

27

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

√3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ √3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 =

 

 

 

+

√

2

 

+

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

− √

 

2

 

 

3

 

2;

 

 

−

 

 

4

 

 

 

27 ·

−

2

 

 

4 −

27 ·

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 = √3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ √3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

2

 

+

 

 

3

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

3

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−

2

 

√

4

 

 

27 ·

−

2 − √ 4 −

27 ·

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Теперь нетрудно найти корни исходного многочлена:

 

 

1 = 1 − 3 , 2 = 2 − 3 и 3 = 3 − 3 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

II. Рассмотрим случай = (

2 )2 + (3 )3 = 0. Тогда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 = 2 ·

√3

 

 

 

; 2,3 =

√3

 

 

 

( + 2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−2

−2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и, поскольку + 2 = −1,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 = 2 · √3

 

 

; 2,3

= −√3

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−2

−2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Многочлен имеет три вещественных корня: один простой и два кратных. Если же уравнение имеет корень третьей кратности, после первой подстановки неполный многочлен примет вид 3 = 0. Это означает, что 1 = 2 = 3 = 3 .

§ 3.5. Формула Кардано

153

III. Осталось рассмотреть случай < 0. Тогда квадратное

относительно 3 уравнение

6 + 3 − 3 = 0 имеет решения:

27

√

13,2

= −2 ± ·

−

( 4

+ 27)

= −2 ± · √− .

 

 

 

 

 

2

 

3

 

 

 

Запишем их в тригонометрической форме:

= | 13,2|=

√

 

 

 

 

 

√

−27

,

(2)

 

− =

 

 

 

 

3

 

 

 

 

3

cos = − /2 ;sin = − .

Неравенство < 0 выполняется только при < 0. Поэтому в выражении под корнем будет неотрицательное число.

Таким образом,

13 = (cos + · sin ) и 23 = (cos − · sin ).

По формуле Муавра, уравнения имеют решения:

1 = √3

 

(cos

+ 2

 

+ · sin

+ 2

)

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 = √3

 

(cos

+ 2

− · sin

+ 2

),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

3

√

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где = 0; 1; 2,

√3 =

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

−3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

154 ГЛАВА 3. УРАВНЕНИЯ СТАРШЕГО ПОРЯДКА

−

 

 

 

=

 

√3

 

(

 

 

 

 

 

−

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 1

 

 

 

+2

3

 

 

 

 

+2

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos

 

 

 

 

 

sin )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

cos

 

 

3

 

+ · sin

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3√3 (

 

+2

−

 

 

 

+2

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos2

 

3

+ sin2

3

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

−

 

 

 

 

 

 

 

·

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+2

 

 

 

 

+2

 

 

3

 

 

 

 

 

+ 2

 

 

 

+ 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= √ (cos

 

 

 

 

 

− · sin

 

 

 

 

 

) = 2

 

1 = 1 + 2.

 

3

 

 

 

 

 

3

 

 

 

Поскольку 1 и 2 при любом – комплексно-сопряженные

величины, 1 + 2 = 2√3 cos +2 и неполное кубическое

3

уравнение будет иметь вещественные решения:

1 = 2√3

 

cos

 

,

2 = 2√3

 

cos

+ 2

и

2√3

 

cos

+ 4

.

 

 

 

 

 

3

3

 

 

 

3

 

 

 

 

 

Корни исходного многочлена = − 3 .

 

 

 

 

 

Таким образом, если = (

2 )2 + (3 )3:

 

 

 

 

 

 

1)при > 0 уравнение имеет один вещественный и два комплексно-сопряженных корня;

2)при = 0 – три вещественных корня: один простой и два кратных;

3)при < 0 – три простых вещественных корня.

203 Пример 1. Найти корни многочлена 3 − 3 2 − 3 − 4.

Решение. Выполнив подстановку = + 1, получим мно-

гочлен 3 − 6 − 9. Найдем

 

6

 

3

 

9

2

 

49

= (−

 

)

 

+ (−

 

)

 

=

 

.

3

 

2

 

4

§ 3.5. Формула Кардано

155

Поскольку > 0, воспользуемся алгоритмом I (с. 150).

1 = √3

 

 

= 1; 2 = √3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 −

2

2 +

2 = 2;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 = 1 + 2 = 3;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

√

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

√

 

 

 

 

 

 

 

 

√

 

 

 

 

 

 

= (−

1

3

 

)+2

(−

1

 

 

 

) =

(−

3

3

);

2 = 1 + 2 2

 

 

+

 

 

 

 

 

 

−

3

 

−

 

 

 

 

2

2

 

 

2

2

 

 

2

2

 

3 = 1 2+ 2 = (−

 

 

√

 

 

 

)+2

(−

 

 

√

 

 

 

) =

(−

 

 

√

 

).

1

 

3

1

3

3

 

 

 

−

 

 

 

+

 

 

 

+

3

2

 

2

2

2

2

2

Вернемся к переменной = + 1.

√√

Ответ: 1 = 4, 2 = −12 − · 23 , 3 = −12 + · 23 .

Эту задачу можно решить иначе, заметив, что 4 является корнем, и разделив многочлен на ( − 4) (с. 114):

3 − 3 2 − 3 − 4 = ( − 4)( 2 + + 1),

Остается только найти корни квадратного трехчлена.

Пример 2. Найти корни многочлена 3 + 2 − 3. 203

Решение. Многочлен неполный, и мы сразу определим

= 94 + 278 = 4825·81 > 0. Найдем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

√

 

 

 

3

 

√

 

 

 

 

 

3

 

 

√

 

 

1

=

2

 

=

,

2

=

 

 

 

√

+ 18

 

√

18

√

27

−18 .

 

 

 

 

3

 

825

 

27 + 5

33

 

 

 

 

5 33

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Из теории мы знаем, что при > 0 многочлен должен иметь один вещественный корень и два комплексно-сопряженных.

Источник: https://studfile.net/preview/16371093/