Hvad er den hurtigste og nemmeste metode til løsning af kubiske og kvartsiske ligninger (uden en polynomalkalkulator)?

Hvad er den hurtigste og nemmeste metode til løsning af kubiske og kvartsiske ligninger (uden en polynomalkalkulator)?
Anonim

Svar:

Det kommer an på…

Forklaring:

Hvis den kubiske eller kvartsiske (eller en hvilken som helst gradpolynom for den sags skyld) har rationelle rødder, så kan den rationelle rødder sætning være den hurtigste måde at finde dem på.

Descartes tegnestreg kan også bidrage til at identificere, om en polynomækvation har positive eller negative rødder, så hjælp indsnævre søgningen.

For en kubisk ligning kan det være nyttigt at evaluere diskriminanten:

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

  • Hvis # Del = 0 # så har kubikken en gentagen rod.

  • Hvis # Delte <0 # så har kubikken en rigtig rod og to ikke-reelle komplekse rødder.

  • Hvis #Delta> 0 # så har kubikken tre reelle rødder.

Hvis # Del = 0 # så kubikdelen deler en faktor med dens derivat, så du skal kunne finde deres fælles faktor ved at beregne polynomial GCF.

Ellers er det sandsynligvis nyttigt at bruge en Tschirnhaus-transformation til at udlede a deprimeret kubisk uden firkantet sigt, inden vi fortsætter videre.

Hvis en cubic har en rigtig rod og to ikke-ægte, så vil jeg anbefale Cardano's metode.

Hvis det har tre rigtige rødder, vil jeg anbefale at bruge en trigonometrisk substitution i stedet.

For kvartaler kan du få en deprimeret quartic uden kubeterm med en substitution som #t = x + b / (4a) #.

Hvis den resulterende kvartik også ikke har nogen lineær term, så er det en kvadratisk ind # X ^ 2 #. Du kan enten løse det som en kvadratisk og tage firkantede rødder eller bruge en faktorisering af formularen:

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

Herfra kan du finde kvadratiske faktorer til at løse.

Hvis den resulterende kvartik har et lineært udtryk, så kan det faktureres i formularen:

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

Sammenligning af koefficienter og anvendelse # (b + c) ^ 2 = (b-c) ^ 2 + 4bc #, du kan udlede en kubik i # En ^ 2 #. Derfor kan du finde mulige værdier for #en#, # B # og # C #. Find så nullerne af de kvadratiske faktorer.

Der er andre særlige tilfælde, men det dækker stort set det.