历史上,最早尝试一元三次方程的根式解的,是一批意大利数学家.
意大利数学家Scipione del Ferro(1465 年——1526 年)首先得出不含二次项的一元三次方程求根公式.
之后,另一位意大利数学家Niccolò Fontana "Tartaglia"(1499 年或 1500 年——1557 年)独立得出一元三次方程求根公式.
意大利数学家Girolamo Cardano(1501 年——1576 年)拜访了 Tartaglia,并获得了包含一元三次方程求根公式的暗语般的藏头诗.
很快,Cardano 从藏头诗中悟出了求解一元三次方程的方法,所以现在这个方法经常被称为“Cardano 法”
再往后,Cardano 的学生Lodovico Ferrari(1522 年——1565 年)在一元三次方程的求根公式的基础之上,给出了一元四次方程的求根公式.
我就简单讲一下一元三次方程的 Cardano 法,这也是最一般最通用的解法:
首先,对于一般一元三次方程
……(1)
(
,
)
由代数学基本定理,它必然在复数域上有根,而且只有 3 个根(包括重根)
我们总可以将所有系数除以
,化成一个首一三次多项式
即
……(2)
(
)
进一步,我们可以通过配方的办法,作代换
,以消去原方程的二次项,将之化成如下形式:
……(3)
(
)
然后,我们令
方程可以化为
整理可得
也即
……(4)
考虑方程组
……(5)
显然方程组(5)的解一定是不定方程(4)的一个解,而方程组(5)一定是有解的
可得
所以
可得
不妨取
这样
而
就是一元三次方程(3)的一个根
这个
叫做该一元三次方程的判别式
我们知道,
,
,
恰好是三次方程
的三个根
(实际上构成了一个三阶循环群)
我们很容易发现,如果
,
是方程组(5)的一组解
那么
,
和
,
同样是方程组(5)的解
这样,一元三次方程(3)的三个根分别为:
至于更一般的一元三次方程(1)、(2)的根,你再换元换回来便是,当然表达式看起来就得更复杂了……