欢迎光临散文网 会员登陆 & 注册

盛金公式中盛金定理部分的证明

2023-07-18 22:30 作者:_1791  | 我要投稿

    本文由@ASHL1撰写,由我帮忙代投。

    这是我第一次做这一类型的东西,如有错误或不严谨的地方,还请指正。

    求解一元三次方程是人们比较感兴趣的问题,著名的方法有卡丹公式和盛金公式,而盛金公式比卡丹公式更加简洁直观。


    卡丹公式和盛金公式已经有很多人推导过了,b站上就有不少视频和专栏,感兴趣的可以自行搜索。但是盛金公式后面还有个经常被人忽略的东西,就是盛金定理。很多人只推导了盛金公式,但是没有证明盛金定理(虽然这不影响公式的使用)。这篇专栏主要为了证明盛金定理。

证明

盛金定理1:当A%20%3D%20B%20%3D%200时,若b%3D0,则必定有c%3Dd%3D0

    证明:

    %5Cbecause%20A%20%3D%20B%20%3D%200

    %5Ctherefore%20b%5E2%20-%203ac%20%3D%200%20%5Cqquad%20bc%20-%209ad%20%3D%200

    %5Cbecause%20b%20%3D%200

    %5Ctherefore%20-3ac%20%3D%200%20%5Cqquad%20-9ad%20%3D%200

    %5Cbecause%20a%20%5Cneq%200

    %5Ctherefore%20c%20%3D%20d%20%3D0


盛金定理2:当A%20%3D%20B%20%3D%200时,若b%20%5Cneq%200,则必定有c%20%5Cneq%200

    证明:

    %5Cbecause%20A%20%3D%200

    %5Ctherefore%20b%5E2%20-%203ac%20%3D%200

    %5Cbecause%20b%20%5Cneq%200

    %5Ctherefore%203ac%20%5Cneq%200

    %5Ctherefore%20c%20%5Cneq%200


盛金定理3:当A%20%3D%20B%20%3D%200时,则必定有C%20%3D%200

    证明:

    %5Cbecause%20A%20%3D%20B%20%3D%200

    %5Ctherefore%20b%5E2%20%3D%203ac%20%5Cqquad%20bc%20%3D%209ad

    当b%20%3D%200时,c%20%3D%20d%20%3D%200

    %5Ctherefore%20C%20%3D%20c%5E2%20-%203bd%20%3D%200

    当b%20%5Cne%200时,%5Cfrac%7Bb%5E2%7D%7Bbc%7D%20%3D%20%5Cfrac%7B3ac%7D%7B9ad%7D

    %5Ctherefore%20c%5E2%20%3D%203bd

    %5Ctherefore%20c%5E2%20-%203bd%20%3D%20C%20%3D%200


盛金定理4:当A%20%3D%200时,若B%20%5Cneq%200,则必定有B%5E2%20-%204AC%20%3E%200

    证明:

    %5Cbecause%20A%20%3D%200%20%5Cqquad%20B%20%5Cneq%200

    %5Ctherefore%20B%5E2%20-%204AC%20%3D%20B%5E2%20%3E%200


盛金定理5:当A%20%3C%200时,则必定有B%5E2%20-%204AC%20%3E%200

    证明:

    设f(x)%20%3D%20ax%5E3%20%2B%20bx%5E2%20%2B%20cx%20%2B%20d%20%5Cquad%20(a%20%5Cneq%200)

    则f'(x)%20%3D%203ax%5E2%20%2B%202bx%20%2Bc

    %5CDelta%20%3D%204b%5E2%20-%2012ac%20%3D%204A

    当A%20%3C%200时,%5CDelta%20%3C%200

    则方程f'(x)%20%3D%200无实根

    此时f(x)不存在极值点

    结合图像可知,方程f(x)%20%3D%200的解为一个实根,两个虚根

    %5Ctherefore%20B%5E2%20-%204AC%20%3E%200


盛金定理6:当B%5E2%20-%204AC%20%3D%200时,若A%20%3D%200,则必定有B%20%3D%200

    证明:

    %5Cbecause%20A%20%3D%200

    %5Ctherefore%20B%5E2%20-%204AC%20%3D%20B%5E2

    %5Cbecause%20B%5E2%20-%204AC%20%3D%200

    %5Ctherefore%20B%5E2%20%3D0

    %5Ctherefore%20B%20%3D%200


盛金定理7:当B%5E2%20-%204AC%20%3D%200,若B%20%5Cneq%200,盛金公式3一定不存在A%20%5Cle%200的值

    证明:

    若方程ax%5E3%20%2B%20bx%5E2%20%2B%20cx%20%2B%20d%20%3D%200%20%5Cquad%20(a%20%5Cne%200)有三重根,则必有A%20%3D%20B%20%3D%200

    %5Ctherefore%20B%5E2%20-%204AC%20%3D%200%2CB%20%5Cneq%200时,方程不存在三重根

    此时方程根的情况为三个实根,其中有二重根

    设f(x)%20%3D%20ax%5E3%20%2B%20bx%5E2%20%2B%20cx%20%2B%20d%20%5Cquad%20(a%20%5Cne%200)

    则f'(x)%20%3D%203ax%5E2%20%2B%202bx%20%2B%20c

    %5CDelta%20%3D%204b%5E2%20-%2012ac%20%3D%204A

    此时函数有两个极值点

    %5Ctherefore%20%5CDelta%20%3E%200

    %5Ctherefore%20A%20%3E%200

    %5Ctherefore%20不存在A%20%5Cle%200的值


盛金定理8:当B%5E2%20-%204AC%20%3C%200,盛金公式4一定不存在A%20%5Cle%200的值

    证明:

    设f(x)%20%3D%20ax%5E3%20%2B%20bx%5E2%20%2B%20cx%20%2B%20d%20%5Cquad%20(a%20%5Cne%200)

    则f'(x)%20%3D%203ax%5E2%20%2B%202bx%20%2B%20c

    %5CDelta%20%3D%204b%5E2%20-%2012ac%20%3D%204A

    %5Cbecause%20B%5E2%20-%204AC%20%3C%200

    %5Ctherefore方程f(x)%20%3D%200有三个不相等的实根

    结合图像可知,此时函数有两个极值点

    %5Ctherefore%20%5CDelta%20%3E%200

    %5Ctherefore%20A%20%3E%200

    %5Ctherefore%20不存在A%20%5Cle%200的值


盛金定理9:%5CDelta%20%3E%200时,盛金公式4一定不存在T%20%5Cle%201T%20%5Cge%201的值,即T出现的值必定是-1%20%3C%20T%20%3C%201

    证明:

    在盛金公式4中的推导中%5E%7B%5E%7B%5B1%5D%7D%7Dr%3D%20%5Csqrt%7BA%5E3%7D%20%3D%20%5Csqrt%7B%20%5Cbigg(%5Cfrac%7B2Ab%20-%203aB%7D%7B2%7D%20%5Cbigg)%5E2%20%2B%20%5Cbigg(%20%5Cfrac%7B3a%20%5Csqrt%7B4AC%20-%20B%5E2%7D%7D%7B2%7D%20%5Cbigg)%20%5E2%7D%20%3E%20%5Cbigg%20%5Cvert%20%5Cfrac%7B2Ab-3aB%7D%7B2%7D%20%5Cbigg%20%5Cvert%20

    %5Ctherefore%20T%20%3D%20%5Cfrac%7B2Ab%20-%203aB%7D%7B2%20%5Ccdot%20%5Csqrt%7BA%5E3%7D%7D%20%3D%20%5Cfrac%7B%5Cfrac%7B2Ab%20-%203aB%7D%7B2%7D%7D%7Br%7D

    %5Ctherefore%20-1%20%3C%20T%20%3C%201

后记

    盛金定理表明:盛金公式始终保持有意义。任意实系数的一元三次方程都可以运用盛金公式求解。

    相比于盛金公式,盛金定理的证明要容易的多,但它在验证盛金公式的正确性上起着重要作用。

参考

    1.


盛金公式中盛金定理部分的证明的评论 (共 条)

分享到微博请遵守国家法律