求实系数一元三次方程根的有用公式 在数学书籍或数学手册中,对一元三次方程求根公式的叙述都是沿用“卡丹公式”,即:对于一元三次方程: 设, 则它的三个根的表达式如下: 其中, 我们先用该公式解一个一元三次方程:。解: p= 9,q=6, T= 3,D= 18, 原方程的三个根为 这样求出的三个根的表达式有两个不妥之处: 其一、当时,方程有三个实根(下文给出证明),但这里的、、表达式不明确。 其二、当时,以及(如此例中的)违反了现行中等数学的表示法律规范,也不能具体地求出其值。 因此,用“卡丹公式”解出的一元三次方程的根,往往是不有用、不直观、不严密的。 下面我们推导一个有用的改进型求根公式。 实系数一元三次方程可写为 (1)令 ,代入(1)得 (2)其中,不失一般性,我们只要讨论实系数一元三次方程的求根公式即可。不妨设 p、q 均不为零,令 y=u+v (3)代入(2)得, (4)选择 u、v,使得,即 (5)代入(4)得, (6)将(5)式两边立方得, (7)联立(6)、(7)两式,得关于的方程组:, 且问题归结于上述方程组的求解。即求关于 t 的一元二次方程的两根、,设,,,又记的一个立方根为 ,则另两个立方根为,,其中,为 1 的两个立方虚根。以下分三种情形讨论:1)若,即 D>0,则、均为实数,可求得,,取,,在,组成的九个数中,有且只有下面三组满足,即 、 ;、;、,也就是满足, 方程(2)的根为,,,这是方程(2)有一个实根,两个共轭虚根,,其表达式就是前面给出的“卡丹公式”的形式,这里的根式及都是在实数意义下的。2)若,即时,可求得,取同理,可求得 方程(2)有三个实根,其中至少有两个相等的实根。3)若,即 D<0 时, , p<0,,则、均为虚数,求出、并用三角式表示,就有,,其中 T,都是实数, 同理,其中,且取,,则显然,当且仅当取 , ;,;,这三组时才满足,于是方程(2)得三个实根为,,,具体表示出来就为:其中 当时,方程(2)有三个实根。综上所述,实系数一元三次方程的求根公式如下:令,,,,1)当时,方程有一个实根和两个共轭虚根,2)当时,方程有三个实根,其中至少有两个相等的实根,, ,3)当时,方程有三个实根,,上面提供的公式,可以求出任意实系数一元三次方程的根的具体值,是有用性的。这里用以下几个解一元三次方程的实例来说明该公式的应用。例一、解...