馬紀英,王 宏,王 潮
(石家莊郵電職業(yè)技術學院,河北石家莊 050021)
在代數(shù)發(fā)展歷程中,早期代數(shù)歷史其實就是方程的歷史。早在古巴比倫時期(諾伊格鮑爾《楔形文字數(shù)學課本》)、古埃及時期(萊因德紙草書),以及稍近時期的丟番圖、歐幾里得、阿基米德、花拉子米等數(shù)學家都對二次方程,甚至特定類型的三次方程進行了研究和求解。中世紀后,科學再次復蘇,方程的求解再次引起人們的重視,經(jīng)過幾代數(shù)學家的努力,特別是費羅、菲奧利、塔塔利亞、卡爾達諾、費拉里等幾人之間的恩恩怨怨,后卡爾達諾于1545年出版了《大衍術》一書給出了一般三次方程和四次方程的代數(shù)解。
因為一般二次方程也可以寫成,故不妨設一般二次方程為
它有兩個解,分別是
我們知道是判別式。當時,上面的根為兩個不相等的實根;當時,上面的根為兩個相等的實根;當時,上面的根為兩個不相等的復根。
不妨設一般的三次方程為
我們可以先對一般的三次方程做一個簡單的代數(shù)變換消去項,
令,一般三次方程化為消去項的不完全三次方程,下面我們只需考慮不完全三次方程。
求解不完全三次方程。
令,方程變?yōu)?/p>
于是,滿足:
由②式可得,代入①式可得,這是一個關于的二次方程,根據(jù)二次方程的一般解可以得到
同樣,如果令代入,可得到,解這個方程可以得到
根據(jù)①式可知,和共有兩組解,不妨設
直觀來看,前述三個根似乎第一個是實數(shù),第二個和第三個是復數(shù)。其實不然,三個根都是建立在和的基礎之上的,問題是本身可能就是復數(shù)。
和都包含的平方根,而這個數(shù)有可能是負的。如果它是負的,和就是復數(shù);如果它是正的,和就是實數(shù)。把稱為不完全三次方程的判別式,可得以下三個根的實際情況。
對于一般的三次方程來說,不同于數(shù)值解,代數(shù)解的意思是如下形式的解[用表示的某個“代數(shù)”表達式],其中“代數(shù)”的意思是“只包含加法、減法、乘法、除法和乘方、開方”。當判別式為負時,也就是三次根號下的數(shù)為復數(shù),這時人們不得不去尋找一個復數(shù)的立方根,這不是一件容易的事,所以三次方程的代數(shù)解盡管在理論上非常令人滿意,但不是特別實用。另外,四次方程代數(shù)解的求解方法總體上來說是降階法,簡化方程、降低階次,但所得的根的表達式相當復雜,說起來要占用大量篇幅。五次及其以上的一般方程就沒有代數(shù)解了。