[极力推荐]运用韦达定理证明卡尔丹公式

卡当公式卡当公式卡当公式三次方程解法被称为“卡尔达诺公式”或“卡当公式”流传开来．卡尔达诺公布的解法可简述如下：方程x^3＋px=q(p，q为正数)．(1)卡尔达诺以方程x3＋6x＝20为例说明这一方法，他得到的解是x=过同样的程序得到他还求出x^3＋px＋q＝0和x^3＋q＝px(p，q为正数)的公式解，就是说他已经能解任何形式的三次方程了．毫无疑问，这里包含了塔尔塔利亚的工作．但需要说明的是，他们像当时其他数学家一样，解方程只求正根，所以解法还是不完善的．管会受到多大的良心的责备”，把这两个根相乘，会得25－(-15)＝40．于是他写道：“算术就是这样神秘地搞下去的，它的目标，正如常言所说，是又精致又不中用的．”他既承认负数有平方根，又怀疑它的合法性，因此称它为“诡变量”．但不管怎样，虚数毕竟在卡尔达诺那里诞生了．他还进一步指出，方程(指实系数方程)的虚根是成对出现的．三次方程成功地解出之后，卡尔达诺的学生费拉里(L．Ferrari，1522—1565)受到启发，很快解出了四次方程，解法也发表在卡尔达诺《大术》中．下面用现代符号表出．设方程为x^4＋bx^3+cx^2+dx+e＝0．(4)移项，得x^4＋bx^3=-cx^2-dx-e，右边为x的二次三项式，若判别式为0，则可配成x的完全平方．解这个三次方程，设它的一个根为y0，代入(5)，由于两边都是x的完全平方形式，取平方根，即得解这两个关于x的二次方程，便可得到(4)的四个根．显然，若把(6)的其他根代入(5)，会得出不同的方程，但结果是一样的．在卡尔达诺之后，韦达对三次方程和四次方程解法作了进一步改进．1591年发表的《分析术引论》(Inartemanalyticemisagoge)中，他是这样解三次方程的：对于x3+bx^2+cx+d=0，结果得到简约三次方程y^3＋py＋q＝0 他和卡尔达诺一样，只考虑方程的正根．韦达不仅研究方程解法，还努力寻找方程的根与系数的关系，在《论方程的识别与修正》(Deaequationumrecog－nitoneetemendatjone，写于1591年，出版于1615年)中，他提出了四个定理，后人为了纪念这位大数学家，称之为韦达定理．二次方程的韦达定理是我们经常使用的，就对方程理论作出重要贡献的另一位数学家是笛卡儿．他承认方程的负根，并研究了多项式方程的正根和负根个数的规律，得到著名的笛卡儿符号法则：多项式方程f(x) =0的正根个数等于方程系数的变号次数，或比此数少一正偶数；负根个数等于f(-x)的系数的变号次数，或少于此数一个正偶数．在这里，m重根是看作m个根的．实际上，正根个数和负根个数都可表成n-2p的形式，其中n是f(x)或f(-x)的系数变号次数，p为0，1，2…，p的取值要使n－2p非负．笛卡儿还研究了方程的根的个数同方程次数的关系，认为n次方程至多有n个根．在讨论三次方程时，他得到如下结论：若一有理系数三次方程有一个有理根，则此方程可表为有理系数因子的乘积．他的另一项重要成果是现今所谓因子定理：f(x)能为(x-a)整除(a＞0)，当且仅当a是f(x)＝0的一个根，所有这些成就都是在笛卡儿《方法论》(DiscoursdelaMéthod，1637)的附录《几何》(LaGéometrie)中出现的．除了方程以外，二项式定理的发现也在代数史上占有一席之地．实际上，指数为正整数的二项式定理(即(a＋b)n在n为正整数时的展开式)曾被不同民族多次独立发现．11世纪的中国人贾宪和15世纪的阿拉伯数学家卡西(al－Kāshī)各自得到如下形式的三角形这个三角形特点是，左右两行的数都是1，中间每个数为肩上两数之和．在欧洲，德国数学家阿皮安努斯(P．Apianus，1495—1552)最早给出这个三角形(1527年)，1544年左右，施蒂费尔引入“二项式系数”这个名称，并指出怎样从(1＋a)n-1来计算(1＋a)n．1653年，帕斯卡写成《算术三角形》(Traitédutrianglearith métique)一书，从上述三角形出发，详细讨论了二项展开式的系数．该书于1665年出版后，影响很大．由于帕斯卡在数学界的威望，人们习惯地称此三角形为帕斯卡三角形．实际上，他的功绩主要是通过组合公式给出了二项式系数，即牛顿(T．Newto n，1643—1727)进一步认识到，这个公式不仅适用于指数为正整数的二项展开式，而且当指数为分数或负数时，同样适用．他把二项式定理推广到分指数和负指数的情形，指出这三种形式的二项展开式第1项都是1，后面各项系数及字母指数也具有相同的变化规律：设n，m为正整数，则三次方程解法被称为“卡尔达诺公式”或“卡当公式”流传开来．卡尔达诺公布的解法可简述如下：方程x^3＋px=q(p，q为正数)．(1)卡尔达诺以方程x^3＋6x＝20为例说明这一方法，他得到的解是x=过同样的程序得到他还求出x^3＋px＋q＝0和x^3＋q＝px(p，q为正数)的公式解，就是说他已经能解任何形式的三次方程了．毫无疑问，这里包含了塔尔塔利亚的工作．但需要说明的是，他们像当时其他数学家一样，解方程只求正根，所以解法还是不完善的．管会受到多大的良心的责备”，把这两个根相乘，会得25－(-15)＝40．于是他写道：“算术就是这样神秘地搞下去的，它的目标，正如常言所说，是又精致又不中用的．”他既承认负数有平方根，又怀疑它的合法性，因此称它为“诡变量”．但不管怎样，虚数毕竟在卡尔达诺那里诞生了．他还进一步指出，方程(指实系数方程)的虚根是成对出现的．三次方程成功地解出之后，卡尔达诺的学生费拉里(L．Ferrari，1522—1565)受到启发，很快解出了四次方程，解法也发表在卡尔达诺《大术》中．下面用现代符号表出．设方程为x^4＋bx^3+cx^2+dx+e＝0．(4)移项，得x^4＋bx^3=-cx^2-dx-e，右边为x的二次三项式，若判别式为0，则可配成x的完全平方．解这个三次方程，设它的一个根为y0，代入(5)，由于两边都是x的完全平方形式，取平方根，即得解这两个关于x的二次方程，便可得到(4)的四个根．显然，若把(6)的其他根代入(5)，会得出不同的方程，但结果是一样的．在卡尔达诺之后，韦达对三次方程和四次方程解法作了进一步改进．1591年发表的《分析术引论》(Inartemanalyticemisagoge)中，他是这样解三次方程的：对于x^3+bx^2+cx+d=0，结果得到简约三次方程y^3＋py＋q＝0 他和卡尔达诺一样，只考虑方程的正根．韦达不仅研究方程解法，还努力寻找方程的根与系数的关系，在《论方程的识别与修正》(Deaequationumrecog－nitoneetemendatjone，写于1591年，出版于161 5年)中，他提出了四个定理，后人为了纪念这位大数学家，称之为韦达定理．二次方程的韦达定理是我们经常使用的，就对方程理论作出重要贡献的另一位数学家是笛卡儿．他承认方程的负根，并研究了多项式方程的正根和负根个数的规律，得到著名的笛卡儿符号法则：多项式方程f(x) =0的正根个数等于方程系数的变号次数，或比此数少一正偶数；负根个数等于f(-x)的系数的变号次数，或少于此数一个正偶数．在这里，m重根是看作m个根的．实际上，正根个数和负根个数都可表成n-2p的形式，其中n是f(x)或f(-x)的系数变号次数，p为0，1，2…，p的取值要使n－2p非负．笛卡儿还研究了方程的根的个数同方程次数的关系，认为n次方程至多有n个根．在讨论三次方程时，他得到如下结论：若一有理系数三次方程有一个有理根，则此方程可表为有理系数因子的乘积．他的另一项重要成果是现今所谓因子定理：f(x)能为(x-a)整除(a＞0)，当且仅当a是f(x)＝0的一个根，所有这些成就都是在笛卡儿《方法论》(DiscoursdelaMéthod，1637)的附录《几何》(LaGéometrie)中出现的．除了方程以外，二项式定理的发现也在代数史上占有一席之地．实际上，指数为正整数的二项式定理(即(a＋b)n在n为正整数时的展开式)曾被不同民族多次独立发现．11世纪的中国人贾宪和15世纪的阿拉伯数学家卡西(al－Kāshī)各自得到如下形式的三角形这个三角形特点是，左右两行的数都是1，中间每个数为肩上两数之和．在欧洲，德国数学家阿皮安努斯(P．Apianus，1495—1552)最早给出这个三角形(1527年)，1544年左右，施蒂费尔引入“二项式系数”这个名称，并指出怎样从(1＋a)n-1来计算(1＋a)n．1653年，帕斯卡写成《算术三角形》(Traitédutrianglearith métique)一书，从上述三角形出发，详细讨论了二项展开式的系数．该书于1665年出版后，影响很大．由于帕斯卡在数学界的威望，人们习惯地称此三角形为帕斯卡三角形．实际上，他的功绩主要是通过组合公式给出了二项式系数，即牛顿(T．Newto n，1643—1727)进一步认识到，这个公式不仅适用于指数为正整数的二项展开式，而且当指数为分数或负数时，同样适用．他把二项式定理推广到分指数和负指数的情形，指出这三种形式的二项展开式第1项都是1，后面各项系数及字母指数也具有相同的变化规律：设n，m为正整数。

㆔次方程的判別式㆖期我們討論過如何利用卡爾丹公式去解方程02=++q px x ，同學可能會問﹕㆔方次程可否像㆓次方程那樣利用判別式判斷出實根的數目？在㆓次方程的公式aac b b x 242−±−= ㆗根號裏面的ac b 42−就是判別式。

那麼，卡爾丹公式33233227422742p q q p q q x +−−+++−= ㆗根號裏面的27432p q +是否就是㆔次方程的判別式呢？回答這個問題，我們首先要明白判別式是如何定義的。

就以㆓次方程為例，筆者大膽猜測當年第㆒個發現判別式ac b 42−的㆟是這樣想的﹕若α、β是方程02=++c bx ax 的根，定義22)(βα−=D 。

留意到若α、β是實根則02>D ，若α、β相等則02=D ，若它們是複數根則02<D (這裏假定了a 、b 、c 均是實數，所以α、β是共軛複數)。

另㆒方面ac b D 44)()(2222−=−+=−=αββαβα這就是教科書㆗判別式的「定義」了！(筆者覺得叫定理比較恰當)好，現在可以回到㆔次方程的討論了。

不失㆒般性，我們只討論形如02=++q px x 的方程。

因為㆒般的㆔次方程023=+++c by ay y 可以通過變量代換3a x y −=轉化為02=++q px x 的類形。

這個變換是如何想出來的，在㆖期已經討論過，這裏不作重複的討論。

假設方桯02=++q px x 的㆔個根為α、β和γ。

我們定義判別式2223)()()(αγγββα−−−=D ！同學不難發現1. 當α、β、γ是實根(方程有㆔個實根)時，03>D 。

2. 當α、β、γ其㆗兩個相等(方程有㆓個實根)時，03=D 。

3. 當α、β、γ其㆗兩個為共軛複數(即方程只得㆒個實根)時，03<D 。

㆒如以往，我們希望把3D 以方程的係數表示﹕23232223274)(27)(4)()()(q p D −−=−++−=−−−=αβγγαβγαβαγγββα從而得知﹕23274q p +是負數表示方程有㆔個實根，等於零則有㆓個，正數表示只得㆒個實根。

韦达定理说明了一元n次方程中根和系数之间的关系。

法国数学家韦达最早发现代数方程的根与系数之间有这种关系，因此，人们把这个关系称为韦达定理。

历史是有趣的，韦达的16世纪就得出这个定理，证明这个定理要依靠代数基本定理，而代数基本定理却是在1799年才由高斯作出第一个实质性的论性。

韦达定理在方程论中有着广泛的应用。

韦达定理介绍韦达定理英文名称：Viete theorem韦达定理说明了一元n次方程中根和系数之间的关系。

这里讲一元二次方程两根之间的关系。

一元二次方程aX^2+bX+C=0﹙a≠0﹚中，两根X1,X2有如下关系：X1+ X2=-b/a，X1·X2=c/a.韦达简介韦达他1540年生于法国的普瓦图。

1603年12月13日卒于巴黎。

年轻时学习法律当过律师，后从事政治活动，当过议会的议员，在对西班牙的战争中曾为政府破译敌军的密码。

韦达还致力于数学研究，第一个有意识地和系统地使用字母来表示已知数、未知数及其乘幂，带来了代数学理论研究的重大进步。

韦达在欧洲被尊称为“现代数学之父”。

韦达最重要的贡献是对代数学的推进，他最早系统地引入代数符号，推进了方程论的发展。

韦达用“分析”这个词来概括当时代数的内容和方法。

他创设了大量的代数符号，用字母代替未知数，系统阐述并改良了三、四次方程的解法，指出了根与系数之间的关系。

给出三次方程不可约情形的三角解法。

著有《分析方法入门》、《论方程的识别与订正》等多部著作。

韦达从事数学研究只是出于爱好，然而他却完成了代数和三角学方面的巨著。

他的《应用于三角形的数学定律》（1579年）是韦达最早的数学专著之一，可能是西欧第一部论述6种三角形函数解平面和球面三角形方法的系统著作。

他被称为现代代数符号之父。

韦达还专门写了一篇论文"截角术"，初步讨论了正弦，余弦，正切弦的一般公式，首次把代数变换应用到三角学中。

他考虑含有倍角的方程，具体给出了将COS(nx)表示成COS(x)的函数并给出当n≤11等于任意正整数的倍角表达式了。

⼀元三次⽅程求根公式及韦达定理转⾃百度百科公式法（卡尔丹公式）（如右图所⽰）若⽤A、B换元后，公式可简记为：x1=A^(1/3)+B^(1/3)；x2=A^(1/3)ω+B^(1/3)ω^2；x3=A^(1/3)ω^2+B^(1/3)ω。

⼀元三次⽅程求根公式判别法当△=(q/2)^2+(p/3)^3>0时，有⼀个实根和⼀对个共轭；当△=(q/2)^2+(p/3)^3=0时，有三个实根，其中两个相等；当△=(q/2)^2+(p/3)^3<0时，有三个不相等的。

⼀元三次⽅程求根公式推导第⼀步：ax^3+bx^2+cx+d=0（a≠0）为了⽅便，约去a得到x^3+kx^2+mx+n=0令x=y-k/3 ，代⼊⽅程(y-k/3)^3+k(y-k/3)^2+m(y-k/3)+n=0 ，(y-k/3)^3中的y^2项系数是-k ，k(y-k/3)^2中的y^2项系数是k ，所以相加后y^2抵消，得到y^3+py+q=0，其中p=-k^2/3+m ，q=(2(k/3)^3)-(km/3)+n。

第⼆步：⽅程x^3+px+q=0的三个根为：x1=[-q/2+((q/2)^2+(p/3)^3)^(1/2)]^(1/3)+[-q/2-((q/2)^2+(p/3)^3)^(1/2)]^(1/3)；x2=w[-q/2+((q/2)^2+(p/3)^3)^(1/2)]^(1/3)+w^2[-q/2-((q/2)^2+(p/3)^3)^(1/2)]^(1/3)；x3=w^2[-q/2+((q/2)^2+(p/3)^3)^(1/2)]^(1/3)+w[-q/2-((q/2)^2+(p/3)^3)^(1/2)]^(1/3)，其中w=(-1+i√3)/2。

×推导过程：1、⽅程x^3=1的解为x1=1，x2=-1/2+i√3/2=ω，x3=-1/2-i√3/2=ω^2 ；2、⽅程x^3=A的解为x1=A^(1/3)，x2=A^(1/3)ω，x3=A^(1/3)ω^2 ，3、⼀般三次⽅程ax^3+bx^2+cx+d=0(a≠0),两边同时除以a,可变成x^3+sx^2+tx+u=0的形式。

韦达定理7个公式韦达定理是高等数学中的重要概念之一，是描述多个向量之间关系的一种方法。

在三维空间中，韦达定理可以表示为：若三个向量a,b,c满足a·b×c=0，则这三个向量共面。

其中，a·b表示向量a与向量b的点积，a×b表示向量a与向量b 的叉积。

在韦达定理的基础上，可以推导出一系列与向量相关的公式。

以下是七个基于韦达定理的公式。

公式一：点积的分布律若a,b,c为任意三个向量，则(a+b)·c=a·c+b·c证明：(a+b)·c=(a+b)·c=a·c+b·c公式二：叉积的分布律若a,b,c为任意三个向量，则a×(b+c)=a×b+a×c证明：左边等于(a×(b+c))=a·(b+c)×(b+c)=(a·b+a·c)×(b+c)=a·b×b+a·b×c+a ·c×b+a·c×c=a×b+a×c公式三：叉积的差的负若a,b为任意两个向量，则a×(b-c)=a×b-a×c证明：左边等于(a×(b-c))=a·(b-c)×(b-c)=(a·b-a·c)×(b-c)=(a·b-a·c)×b+(a·b-a·c)×c=a×b-a×c公式四：叉积的反交换若a,b为任意两个向量，则a×b=-b×a证明：a×b=a·b×b=-b·a×b=-b×a公式五：叉积与点积的混合积若a,b,c为任意三个向量，则a×(b×c)=(a·c)b-(a·b)c证明：右边等于(a·c)b-(a·b)c=(a·b)c-(a·c)b+a·b×c=(a·c-b·c)a+a·b×c=a×(b×c)公式六：叉积与向量长度的关系若a, b为任意两个向量，则，a×b， = ，a，b，sinθ其中，θ为a、b之间的夹角。

卡丹公式
卡尔达诺公式(Cardano formula)亦称卡丹公式，是三次方程的求解公式，它给出三次方程x3+px+q=0的三个解为x1=u+v ，x2=uw+vw2，x3=uw2+vw 。

1.公式来源：
由于一般三次方程y3+ay2+by+c=0经过未知量的代换y=x-a/3后，可化为形如x3+px+q=0的三次方程。

因此，运用卡尔达诺公式可解任意复系数的三次方程，此公式实为塔尔塔利亚(TN.artaglia)于1541年首先发现，但未公开发
表，却在允诺保密的央求下告诉了卡尔达诺(G.Cardano)，后者于1545年将这一结果发表在自己的著作《大法》里，后人遂称为卡尔达诺公式，沿袭至今。

2.基本介绍：
卡尔达诺公式是一个著名的求根公式，指实系数一元三次方程
的求根公式x=α+β，式中
且αβ=-p/3，此公式也可以应用于复系数三次方程中 。

3.卡丹公式：。

韦达定理全部公式韦达定理是数学中的一个重要定理，它描述了一个向量空间中的两个子空间的维度和它们的交集的维度之和等于它们的直和的维度。

这个定理可以用一些公式来表示和证明。

我们来定义一些基本的概念。

在一个向量空间中，子空间是指一个向量的集合，它满足加法和数乘运算的封闭性。

一个向量空间可以由多个子空间组成，而这些子空间的维度和交集的维度之和等于整个空间的维度。

现在，假设我们有一个向量空间V，它由两个子空间U和W组成。

我们可以用如下公式来表示韦达定理：dim(U) + dim(W) = dim(U ∩ W) + dim(U + W)其中，dim(A)表示子空间A的维度，U ∩ W表示U和W的交集，U + W表示U和W的直和。

这个公式的意义是，两个子空间的维度和等于它们的交集的维度和它们的直和的维度。

换句话说，如果我们知道了两个子空间的维度和它们的交集的维度，我们就可以推算出它们的直和的维度。

韦达定理可以用于解决一些向量空间的问题。

例如，我们可以利用韦达定理来证明两个子空间的直和的维度等于它们的维度之和。

也可以利用韦达定理来判断两个子空间是否为直和。

如果两个子空间的维度和等于它们的直和的维度，那么它们就是直和。

除了上述的基本公式外，韦达定理还有一些其他的形式和推论。

例如，我们可以将韦达定理推广到多个子空间的情况下。

假设我们有n个子空间U1、U2、...、Un，那么韦达定理可以表示为：dim(U1 + U2 + ... + Un) = dim(U1) + dim(U2) + ... + dim(Un) - dim(U1 ∩ U2) - dim(U1 ∩ U3) - ... - dim(Un-1 ∩ Un) + ... + (-1)^(n-1)dim(U1 ∩ U2 ∩ ... ∩ Un)这个公式描述了n个子空间的直和的维度和它们的维度之间的关系。

它通过加减相应的交集的维度来计算直和的维度。

韦达定理是一个重要的数学定理，它描述了向量空间中的子空间的维度和它们的交集的维度之和等于它们的直和的维度。

韦达定理全部公式韦达定理（Vieta's formulas）是一组用于描述多项式系数与其根之间关系的重要公式。

这组公式由法国数学家弗朗索瓦·韦达（François Viète）于16世纪提出，被广泛应用于代数学和数论中。

韦达定理的第一个公式是关于二次方程的。

对于一个一般形式的二次方程ax^2 + bx + c = 0，韦达定理给出了它的两个根之和和两个根之积与系数之间的关系。

根据韦达定理，这两个根之和等于-b/a，根之积等于c/a。

这个公式被广泛应用于解方程和因式分解等问题中。

对于一个更高次的多项式方程，韦达定理也同样适用。

对于一个n 次多项式方程a_nx^n + a_{n-1}x^{n-1} + ... + a_1x + a_0 = 0，韦达定理给出了它的n个根之和、n-1个根之积、n-2个根之和等与系数之间的关系。

具体而言，韦达定理表明这些关系可以通过系数a_0, a_1, ..., a_n-1的各种组合来表示。

韦达定理的第二个公式是关于一个多项式的根和系数之间的关系。

根据韦达定理，在给定多项式的根的情况下，可以通过根与系数之间的关系来计算出这个多项式的各个系数。

具体而言，对于一个n 次多项式方程，如果它的n个根分别为r_1, r_2, ..., r_n，那么可以通过如下公式计算出系数a_0, a_1, ..., a_n-1：a_0 = (-1)^n * r_1 * r_2 * ... * r_na_1 = (-1)^(n-1) * (r_1 * r_2 * ... * r_{n-1} + r_1 * r_2 * ... * r_{n-2} * r_n + ... + r_2 * r_3 * ... * r_n)...a_{n-1} = (-1) * (r_1 + r_2 + ... + r_n)这个公式可以通过给定的根和系数之间的关系来计算出未知的系数，从而完全确定一个多项式。

韦达定理推导公式6个韦达定理是中学数学中非常重要的一个定理，它在解决一元二次方程的问题时，作用可大啦！今天咱们就来好好聊聊韦达定理的 6 个推导公式。

先来说说韦达定理到底是啥。

对于一元二次方程$ax^2 + bx + c =0$（$a\neq 0$），它的两个根$x_1$和$x_2$有这样的关系：$x_1 + x_2 = -\frac{b}{a}$，$x_1x_2 = \frac{c}{a}$。

这就是韦达定理的基本内容。

咱们来推导第一个公式。

由$x_1 + x_2 = -\frac{b}{a}$两边平方可得：$(x_1 + x_2)^2 = \left(-\frac{b}{a}\right)^2$$x_1^2 + 2x_1x_2 + x_2^2 = \frac{b^2}{a^2}$$x_1^2 + x_2^2 = \frac{b^2}{a^2} - 2\frac{c}{a} = \frac{b^2 -2ac}{a^2}$这就是第一个推导公式啦。

再来看第二个。

由$x_1 + x_2 = -\frac{b}{a}$，$x_1x_2 =\frac{c}{a}$，可得：$(x_1 - x_2)^2 = (x_1 + x_2)^2 - 4x_1x_2 = \left(-\frac{b}{a}\right)^2 - 4\frac{c}{a} = \frac{b^2}{a^2} - \frac{4ac}{a^2} = \frac{b^2 - 4ac}{a^2}$所以$|x_1 - x_2| = \frac{\sqrt{b^2 - 4ac}}{|a|}$，这就是第二个推导公式。

接着第三个。

$x_1^3 + x_2^3 = (x_1 + x_2)(x_1^2 - x_1x_2 + x_2^2)$把前面推导出的$x_1 + x_2 = -\frac{b}{a}$和$x_1^2 + x_2^2 =\frac{b^2 - 2ac}{a^2}$代入：$x_1^3 + x_2^3 = -\frac{b}{a}\left(\frac{b^2 - 2ac}{a^2} -\frac{c}{a}\right) = -\frac{b}{a}\frac{b^2 - 3ac}{a^2} = \frac{3abc -b^3}{a^3}$这就是第三个公式。