■五次方程式が根の公式を使って解けないこと(その23)
x^3+px+q=0の3解をa,b,cとします。
a+b+c=0、ab+bc+ca=p,abc=-q
D=-4p^3-27q^2,
Δ=(a-b)(a-c)(b-c)=+/-(D)^1/2となることが確かめられる。
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実係数3次方程式では,
(H1)異なる3つの実数解をもつ
(H2)3つの実数解をもつが重根が入っている
(H3)1つの実数解と1組の共約な虚数解をもつ
のいずれかであるが,D>0ならばH1,D=0ならばH2,D<0ならばH3である.また,3重解をもつための必要十分条件はD=0,b^2−3ac=0である.
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解の公式はx={(-q/2+((q/2)^2+(p/3)^3)^1/2}^1/3+{(-q/2-((q/2)^2+(p/3)^3)^1/2}^1/3/2
と
a=((a+b+c)+(a+ωb+ω^2c)+(a+ω^2b+ωc))/3
b=((a+b+c)+ω^2(a+ωb+ω^2c)+ω(a+ω^2b+ωc))/3
c=((a+b+c)+ω(a+ωb+ω^2c)+ω^2(a+ω^2b+ωc))/3
の関係は如何に?
a+b+c=0より,
a=((a+ωb+ω^2c)+(a+ω^2b+ωc))/3
(a+ωb+ω^2c)^2と(a+ω^2b+ωc)^2はabcの巡回置換で変化する
(a+ωb+ω^2c)^2→ω(a+ωb+ω^2c)^2
(a+ω^2b+ωc)^2→ω^2(a+ω^2b+ωc)^2
(a+ωb+ω^2c)^3と(a+ω^2b+ωc)^3はbcの巡回置換でもう一方の式へと変化する
(a+ωb+ω^2c)^3→(a+ω^2b+ωc)^3
(a+ω^2b+ωc)^3→(a+ωb+ω^2c)^3
このことから
(a+ωb+ω^2c)^3と(a+ω^2b+ωc)^3は方程式の係数と差積Δの四則演算で計算される
(a+ωb+ω^2c)と(a+ω^2b+ωc)は方程式の係数と差積Δの四則演算で計算される数の3乗根
また、差積は判別式の平方根
判別式Dはa,b,cの対称式
a=((a+b+c)+(a+ωb+ω^2c)+(a+ω^2b+ωc))/3は方程式の係数の四則演算で表すことができる
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