■五芒星と掛谷の問題(その186)
ボンベリは,カルダノによる3次方程式の解法を
x^3−15x−4=0
に適用すると
4=3√(2+11i)+3√(2−11i)
という実数=複素数?という奇妙な関係式が成り立つことに気づいた.(カルダノは実数解しか考えなかった)
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実は
(2+i)^3=2+11i,(2−i)^3=2−11i
という簡単な関係式が成り立つので,3乗根を外せば
4=(2+i)+(2−i)
が成り立つのである.
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3次方程式:x^3=px+qの解は
x=3√A+3√B
A=q/2+√((q/2)^2−(p/3)^3)
B=q/2−√((q/2)^2−(p/3)^3)
で与えられる.
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x^3=15x+4の場合,
A=2+√(2^2−5^3)=2+√(−121)=2+11i
B=2−√(2^2−5^3)=2−√(−121)=2−11i
x=3√A+3√B=3√(2+11i)−3√(2−11i)
となる.
この方程式は明らかにx=4を根にもっているのだが,どうなっているのだろうか?
実は
(2+11i)=(2+i)^3,(2−11i)=(2−i)^3
より,
x=(2+i)+(2−i)=4
となるのである.
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(a+bi)^2=(a^2−b^2)+2abi
(a+bi)^3
=a^3+3a^2bi−3ab^2−b^3i
=(a^3−3ab^2)+(3a^2b−b^3)i
=a(a^2−3b^2)+b(3a^2−b^2)i
(2+11i)→a(a^2−3b^2)=2,b(3a^2−b^2)=11
a=±1とすると,(1−3b^2)=±2→b=1→b(3−b^2)=11 (NG)
a=±2とすると,(4−3b^2)=±1→b=±1のみを考える
→b=±1→b(12−b^2)=11→b=1 (OK)
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