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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