Jaká je nejrychlejší a nejjednodušší metoda řešení kubických a kvartických rovnic (bez polynomiální kalkulačky)?

Jaká je nejrychlejší a nejjednodušší metoda řešení kubických a kvartických rovnic (bez polynomiální kalkulačky)?
Anonim

Odpovědět:

Záleží…

Vysvětlení:

Jestliže kubický nebo kvartický (nebo nějaký polynomial stupně pro to záleží) má racionální kořeny, pak racionální kořenový teorém může být nejrychlejší cesta najít je.

Descartovy pravidlo může také pomoci určit, zda má polynomiální rovnice kladné nebo záporné kořeny.

Pro kubickou rovnici může být užitečné vyhodnotit diskriminační:

#Delta = b ^ 2c ^ 2-4ac ^ 3-4b ^ 3d-27a ^ 2d ^ 2 + 18abcd #

  • Li #Delta = 0 # pak krychle má opakovaný kořen.

  • Li #Delta <0 # pak krychle má jeden opravdový kořen a dva non-reálné komplexní kořeny.

  • Li #Delta> 0 # pak krychle má tři skutečné kořeny.

Li #Delta = 0 # pak krychle sdílí faktor s jeho derivací, takže byste měli být schopni najít jejich společný faktor výpočtem polynomu GCF.

V opačném případě je pravděpodobně užitečné použít transformaci Tschirnhaus k odvození a depresivní kubický bez dalšího kvadratického výrazu před pokračováním.

Pokud má krychle jeden opravdový kořen a dva nepravdivé, pak bych doporučil Cardanovu metodu.

Pokud má tři skutečné kořeny, doporučuji místo toho použít goniometrickou substituci.

Pro kvartiku, můžete získat deprimovaný kvartik bez krychle náhradou jako #t = x + b / (4a) #.

Pokud výsledná kvartika také nemá lineární termín, pak je kvadratická # x ^ 2 #. Můžete to vyřešit buď jako kvadratický, nebo s hranatými kořeny, nebo použít faktorizaci formuláře:

# (x ^ 2-ax + b) (x ^ 2 + ax + b) = x ^ 4 + (2b-a ^ 2) x ^ 2 + b ^ 2 #

Z toho můžete najít kvadratické faktory, které je třeba vyřešit.

Pokud výsledná kvartika má lineární výraz, pak může být započítána do formuláře:

# (x ^ 2-ax + b) (x ^ 2 + ax + c) = x ^ 4 + (b + c-a ^ 2) x ^ 2 + a (b-c) x + bc #

Rovnocenné koeficienty a použití # (b + c) ^ 2 = (b-c) ^ 2 + 4bc #, můžete odvodit kubický v # a ^ 2 #. Můžete tedy najít možné hodnoty pro #A#, # b # a #C#. Pak najděte nuly kvadratických faktorů.

Existují i jiné zvláštní případy, ale to zhruba pokrývá.