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【甲基哥大讲堂】教你解一元高次方程

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本文介绍了方程的根满足的几条规律、解方程的通法、三次方程求根公式、以及一种特殊的四次方程的求根公式。重点落在解方程,不侧重证明,也不涉及多项式代数的高深内容。
最低配置:高中学完复数,且数学基础扎实的童鞋们。
本贴今年春节在论坛发过一次,5月15日发在了物理吧,帖子里有人建议搬过来。毕竟第一次在数吧发帖,请大家多关照,有疑问或错误敬请指出。
本文本来是用LaTeX排版的,但考虑到上传图片画质严重降低,加上出于对手机党的流量的照顾,还是决定使用传统的方式发帖。但我会加入大量的图片形式的公式、表格。

内容目录
1、基本概念
2、因式分解定理
3、根与系数的关系
4、多项式除法
5、解方程的通法——有理根定理
6、二次方程
7、三次方程
8、特殊的四次方程
9、方程史话
后记:甲基哥一本正经胡说八道大讲堂


1楼2015-05-16 15:59回复
    1、基本概念
    所谓一元方程,就是只含一个未知数x,且x的次数为自然数的方程,形式如下:

    其最高次项次数为n,故称为n次方程。等号左边的部分叫做n次多项式,记作Pn(x) 另外再定义如下表:

    其中有理系数方程可以通过通分,把系数全部化为整数,所以有理系数方程和整系数方程时一回事。


    2楼2015-05-16 16:01
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      3、根与系数的关系
      将 (3) 乘开与 (1) 比较得到:

      这个就是大名鼎鼎的韦达定理的真面目了,什么?你说你看不懂?右边有解释。实在不行,考虑二次方程 ax^2+bx+c=0 ,把n=2的情况代入,得:

      此即初中学过的二次方程韦达定理。


      4楼2015-05-16 16:02
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        4、多项式除法
        若已知方程 Pn(x)=0 的一个根 r ,根据分解定理,可知 x-r 是多项式 Pn(x) 的一个因式,
        可以用 Pn(x) 除以 x-r 将方程降一次,便于求解其它的根。
        比如我们连蒙带猜,得出了方程 3x^3+5x^2+x-1=0 的一个根 r=-1 ,可作除法 (3x^3+5x^2+x-1)/(x+1) ,把原来的三次方程降为二次方程,具体方法是列竖式:

        以下是对多项式竖式除法的过程讲解,你会发现和数字的竖式除法很类似(一眼看懂了上式的就请跳过):

        通过以上除法 (3x^3+5x^2+x-1)/(x+1) ,得到商式 3x^2+2x-1 ,方程降次为二次方程 3x^2+2x-1=0 。然后就可以用求根公式解了


        5楼2015-05-16 16:04
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          6、二次方程
          以下三部分都是关于特殊方程的解法,只给出了推导思路,读者可量力背下来公式,或亲自推导。
          二次方程一般形式:

          两边除以a化为标准形式:

          判别式:

          Δ≥0 时有两个实根,Δ<0 时有一对共轭复根(还在背 Δ=0 的说明你还没理解重根(搞基)的真谛
          求根公式:

          之所以写成和初中学的形式不太一样,是因为这种新形式和三、四次方程的求根公式很相似,有助于联合记忆,本质是一样的


          7楼2015-05-16 16:09
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            8、四次方程
            四次方程的求根公式很复杂,详见费拉里公式,本文从略,只讲一种特殊的四次方程:

            判别式:

            Δ≥0 时有两个实根和一对共轭复根,Δ<0 时有两对共轭复根
            引入中间量k:

            求根公式(只求实根):


            9楼2015-05-16 16:10
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              9、方程史话
              这部分来自百度百科,楼主只修改了部分语句不顺的部分……其实目的是让大家知道还有一种究极解方程的办法——伽罗瓦群。具体怎么做我也不会
              早在古巴比伦,人们已经会用配方法解二次方程了,然而,此后的近两千年人们从未得到更高次方程的解法。直到1535年,意大利人塔塔利亚,在与学术对手的论战中,向世人第一次展示了三次方程的解法。13年后,意大利人费拉里,也是在与学术对手的论战中,向世人展示了四次方程的解法,而他的对手正是塔塔利亚。此时的数学家们非常乐观,认为马上就能找到五次方程、六次方程以及更高次方程的求根公式了。
              然而,时光流逝了几百年,谁也没找出这样的求根公式。就连数学大牛欧拉和拉格朗日也惨遭失败。三百年后,挪威人阿贝尔终于证明了:五次及以上的方程无法写出求根公式,这就是著名的阿贝尔定理。很快,1832年,法国人伽罗瓦从群论出发,完全解决了高次方程的求解问题,虽然它过于复杂以至于人们宁愿用有理根定理求有理根,再用牛顿二分逼近法求无理根,但它仍然是代数历史上的一个丰碑。
              自此,高次方程的求解问题不再是代数学的中心问题。


              10楼2015-05-16 16:10
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                还行


                IP属地:广西来自Android客户端12楼2015-05-16 16:17
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                  看看


                  IP属地:湖北13楼2015-05-16 16:22
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                    甲基出品,必属精品


                    IP属地:四川来自Android客户端14楼2015-05-16 16:28
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                      还真来了……


                      来自Android客户端15楼2015-05-16 16:30
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                        洗耳恭听


                        16楼2015-05-16 16:35
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                          帮顶
                          高考里那些超越、高次方程的估值技巧楼主能否科普一下
                          比如14年全国②卷的有估计ln2精确值,湖北卷e、π的大乱斗,天津的迷の单调性都是有点吓人的


                          IP属地:广东来自手机贴吧17楼2015-05-16 16:41
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                            IP属地:四川来自Android客户端18楼2015-05-16 16:43
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                              IP属地:广东19楼2015-05-16 17:38
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