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從高等數學的觀點出發,推匯出一元三次方程根的表示式

  • 由 電子通訊和數學 發表于 綜合
  • 2021-05-16
簡介每一個三次曲線都有一個特殊的點,這就時高等數學中所說的拐點,所有三次曲線對於這個拐點總是中心對稱的拐點是透過2次求導等於0得到的,這就是高等數學中判斷曲線凹凸性質的重要法則所以我們對一元三次方程進行2次求導,就求出了拐點的橫座標-b3a,

怎樣解一元三次方程

每一個三次曲線都有一個特殊的點,這就時高等數學中所說的拐點,所有三次曲線對於這個拐點總是中心對稱的

從高等數學的觀點出發,推匯出一元三次方程根的表示式

拐點是透過2次求導等於0得到的,這就是高等數學中判斷曲線凹凸性質的重要法則

從高等數學的觀點出發,推匯出一元三次方程根的表示式

所以我們對一元三次方程進行2次求導,就求出了拐點的橫座標-b/3a,這正是三次方程求根公式中的

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現在把x換成x——b/3a,讓我們完成變形

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上述變形後的方程對應的曲線圖形如下:

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讓我們用p和q代替括號中的算式,如下

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所以如果我們能搞明白怎麼解這個特殊的形式,那我們就能反向平移,解決原方程,一切都是美

為了分析我們的特殊形式,p和q在圖形中代表什麼呢?q其實就是y軸上的截距,而p就是在拐點處的切線的斜率

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所以,改變q就會讓3次曲線上下移動,那麼改變p,我們看到p<0,曲線就像一個過山車

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對於p>=0,曲線會像這樣拉長,於是只可能有1個解,但當p<0時,得到過山車曲線,我們有可能得到1個解,2個解或者3個解

為了搞明白當p<0時有多少根,我們需要知道兩個極值點到截距點的豎直距離

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因為中心對稱,兩段綠色的長度相等,現在讓我們看看,我們可以得到多少根,如果黃色線段比綠色線段大,我們只有一個根,

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怎麼做呢?我們對三次曲線求一次導數可以求出兩個極值點,而三次曲線的導數是一個2次方程,所以我們只需要求一個2次方程就能求出極值點點座標了,有了極值點和拐點的座標,現在就能把黃綠線段用具體表達式代入了,最後得出的是這個不等式

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用同樣的思路,恰好有兩個解時對應的是這個不等式

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有三個根時,對應的是這個等式

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多以這個表示式告訴了我們方程有多少根,這不僅適用於p<0,也就是我們一直討論的過山車曲線,也適用於其他情況

當 p>0 時,只能得出一個根

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但有一個特殊情況,當p和q都等於0時,方程只有一個根,但p和q不等式中得出的應該有兩個根,但可以透過定義為重根來修補這個漏洞

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言歸正傳,總結一下,三次方程的判別式就像二次方程判別式一樣,在方程中起到非常重要的作用

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