理论教育 解三次方程-趣味代数学

解三次方程-趣味代数学

时间:2023-11-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:三个整数的三次方的和可能是另一个整数的三次方。分别令这两项为零,我们将会得到两个k 值。当解中有公因数时,可以除以公因数。例如,r=s=1 时,我们求出x、y、z、t 的值分别是36、6、48、-54,也可以用它们除以公因数6,得到6、1、8、-9这四个数。因此:63+13+83=93下面是r和s取不同的值时,得到的一系列等式:r=1,s=2:383+733=173+763r=1,s=3:173+553=243+543r=1,s=5:43+1103=673+1013r=1,s=4:83+533=293+503r=1,s=-1:73+143+173=203r=1,s=-2:23+163=93+153r=2,s=-1:293+343+443=533…由此可知,用上述方法可以求得方程的无数组解。

解三次方程-趣味代数学

三个整数的三次方的和可能是另一个整数的三次方。例如:

33+43+53=63

也可以这样说,边长分别是3厘米、4厘米和5厘米的正方体的体积和等于边长是6厘米的正方体的体积(图4-4)。

图4-4

接下来,我们看看其他的满足这种关系的等式,也就是求解方程:

x3+y3+z3=u3

我们用-t表示u,方程将变为:

x3+y3+z3+t3=0

我们来分析一下,有什么办法能够解出这个方程。假如a、b、c、d和α、β、γ、δ是方程的两组解。把第二组解中的四个数扩大k倍,然后和第一组解中的四个对应数相加,但k的值要使相加后的各数

a+kα,b+kβ,c+kγ,d+kδ

满足上面的方程。也就是说,k的值要满足下面的等式:

(a+kα)3+(b+kβ)3+(c+kγ)3+(d+kδ)3=0

因为a、b、c、d和α、β、γ、δ 是方程的两组解,所以有下面的等式:

因此,等式(a+kα)3+(b+kβ)3+(c+kγ)3+(d+kδ)3=0化简后得到:

3k [(a2α+b2β+c2γ+d2δ)+k(aα2+bβ2+cγ2+dδ2)]=0

上面等式左边的两项至少有一项是零时,乘积才会是零。分别令这两项为零,我们将会得到两个k 值。一个是k=0,我们不研究这个值,因为这意味着a、b、c、d 不加任何数满足方程。因此,我们来看第二个值:

由此可知,如果知道满足方程的两组解,就可以求出另一组新的解。这组新解的求法是:用第二组解中的四个数分别乘以上面的k值,然后和第一组解中的四个对应数相加就可以了。

要使用这种方法,就必须知道方程的两组解。我们已经知道一组解是(3,4,5,-6),如何找出另一组解呢?假设第二组解中的四个数是r,-r,s,-s,显然,它们满足最初的方程。令:

a=3,b=4,c=5,d=-6;

α=r,β=-r,γ=s,δ=-s

因此,k的值为:

而a+kα,b+kβ,c+kγ,d+kδ对应的值是:

上面的四个表达式满足方程x3+y3+z3+t3=0,由于分母都相同,可以消去。也就是说,四个分子也满足x3+y3+z3+t3=0这个方程。因此,下面的四个数是方程的解:

x=28r2+11rs-3s2(www.daowen.com)

y=21r2-11rs-4s2

z=35r2+7rs+6s2

t=-42r2-7rs-5s2

为了证明这一点,可以把上面的数先进行三次方,然后再相加。假设赋予r、s 不同的值,我们就能得到方程一系列的解。当解中有公因数时,可以除以公因数。例如,r=s=1 时,我们求出x、y、z、t 的值分别是36、6、48、-54,也可以用它们除以公因数6,得到6、1、8、-9这四个数。因此:

63+13+83=93

下面是r和s取不同的值时,得到的一系列等式(除以公因数化简后的):

r=1,s=2:383+733=173+763

r=1,s=3:173+553=243+543

r=1,s=5:43+1103=673+1013

r=1,s=4:83+533=293+503

r=1,s=-1:73+143+173=203

r=1,s=-2:23+163=93+153

r=2,s=-1:293+343+443=533

我们发现,如果把一组解中的四个数的位置调换一下,使用方法不变,就可以得到一组新的解。例如,把第一组解中的3、4、5、-6变为3、5、4、-6(即a=3,b=5,c=4,d=-6),这时x、y、z、t的值分别是:

x=20r2+10rs-3s2

y=12r2-10rs-5s2

z=16r2+8rs+6s2

t=-24r2-8rs-4s2

当r和s取不同的值是,由此得到一系列新的等式:

r=1,s=1:93+103=13+123

r=1,s=3:233+943=633+843

r=1,s=5:53+1633+1643=2063

r=1,s=6:73+543+573=703

r=2,s=1:233+973+863=1163

r=1,s=-3:33+363+373=463

由此可知,用上述方法可以求得方程的无数组解。

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