五次方程根式解法
一元5次方程

• 以一个初始值为基础,通过不断迭代修正根的近似值, 直到满足精度要求为止。
基于符号计算的求解算法
高斯消元法
• 将五次方程转化为高斯消元的形式,然后使用递归的 方法逐步消元,最终得到方程的符号解。
拉格朗日插值法
• 使用拉格朗日插值多项式逼近五次方程的函数,然 后通过求解插值多项式的根得到方程的符号解。
06
一元五次方程的应用
在数学竞赛中的应用
• 数学竞赛中的一元五次方程问题通常涉及到一些高级的数学技巧和知识,例如因式分解、配方 、三角函数等。
• 一元五次方程的求解方法也是数学竞赛中的重要考点之一,例如通过牛顿迭代法、拉格朗日插 值法等求解方法进行求解。
在物理学中的应用
• 在物理学中,一元五次方程被广泛应用于解决一些复杂 的力学和热学问题,例如在宇宙物理学中计算黑洞的吸积 盘、在地球物理学中计算地震的波动等。
步骤
• 将一元五次方程转化为标准形式 ;
03
优缺点
• 图形解法能够直观理解一元五次 方程的解,但是对于高次复杂方程 ,绘制曲线图难度较大。
03
一元五次方程的根的性质
根与系数的关系
• 根与系数的关系 • 一元五次方程的根与系数之间存在一定的关系
根的最大值和最小值
• 根的最大值和最小值
• 一元五次方程的根具有最大值和最小值。根据方程的系 数,我们可以计算出根的最大值和最小值,并了解它们与 方程解的关系。
THANKS 感谢观看
• 一元五次方程还可以用于研究一些物理现象的数学模型 ,例如在量子力学中描述粒子的波函数等。
在工程学中的应用
• 在工程学中,一元五次方程被用于 解决一些实际的技术和工程问题,例如 在电力工程中计算交流电的周期和频率 、在计算机科学中计算二叉树的节点数 等。
伽罗瓦五次方程根式解

伽罗瓦五次方程根式解?
答:伽罗瓦(Galois)理论是数学中的一个重要分支,它主要研究了代数方程的解的性质,特别是关于哪些类型的代数方程可以用根式求解的问题。
伽罗瓦的工作彻底解决了寻找五次(及更高次)方程的根式解的问题,并证明了一般的五次方程没有根式解。
在详细解释之前,我们需要明确几个概念:
1.根式解:如果一个方程的解可以由方程的系数通过有限次加、减、乘、除以及开方运算得到,那么这个方程就有根式解。
2.群论:伽罗瓦理论的基础是群论,这是一种研究代数结构(如数字集合和它们之间的运算)的数学分支。
3.可解群:在群论中,如果一个群可以通过一系列的子群链(每个子群都是前一个子群的正规子群,并且商群是阿贝尔群)最终降低到平凡子群,那么这个群就是可解的。
现在,我们可以解释为什么一般的五次方程没有根式解:伽罗瓦证明了一个代数方程可以用根式求解当且仅当
其对应的伽罗瓦群是可解的。
对于一般的五次方程,伽罗瓦群是$S_5$(5个元素的对称群),这是一个不可解群。
因此,一般的五次方程没有根式解。
这个结论彻底终结了数学家们长期以来寻找五次方程
根式解的尝试,并开启了现代代数和群论的新篇章。
求根公式的演变与发展

求根公式的演变与发展一、 三次多项式(方程)的求根公式三次多项式(方程)的求根公式,在1545年由意大利数学家塔尔塔利亚(N.Tartaglia )和卡当(H.Cardano )给出。
对于特殊的三次方程,设3()f x x px q 的三个根为(1,2,3)i i 令 23322,cos sin (1)42733q p i 则有331233223333222222q q qq q q对于一般的三次式32(0)ax bx cx d a ,只要令3b y x a ,则可化为3y py q ,再套上述公式,其中2322322927,327ac b b abc a d p q a a 。
二、 四次多项式(方程)的求根公式 四次多项式(方程)的求根公式,由卡当的学生意大利数学家费拉里(L . Ferrari )给出。
设4320x ax bx cx d 配方得2222()()22ax a x b x cx d 两边加上22()24ax t x t ,得 22222()()()()22424axt a at t x b t x c x d (1)适当选择t 使右边二次式的判别式为0,即222()4()()0244at a t c b t d (2)这时式(2)是关于t 的三次方程,可由卡当公式求t ,设0t 是式(2)的任一根,代入式(1)后,得22222000()()2244t t axa x b t x d (3)将式(3)移项分解因式,可得两个二次方程: 222000222000()()02424()()02424t t a a xb t x d t t a a x b t x d ……(4) 解方程组(4),即可得原四次方程的 4 个根。
三、 五次以上的多项式(方程)的求根公式对于一般的五次以上的多项式(方程),1824年由挪威数学家阿贝尔(Abel)首先证明不存在求根公式;1828年法国数学家伽罗华(Galois)彻底 解决了这个问题,他不仅证明了所有n (≥5)次多项式都适用的求根公式不存在,而且给出了具有求根公式的具体的n (≥5)次多项式所应满足的条件。
中外历史上的方程求解

在人类用智慧架设的无数座从已知通向未知的金桥中,方程的求解是其中璀璨的一座。虽然今天我们可以从教科书中了解各式各样方程的解法,但这一切却经解决了某些类型方程求解的问题。约公元50~100年编成的《九章算术》,已经记载有开平方、开立方的开方方法,这些开方问题与求解两项方程,如求解“x的平方等于a”、“x的三次方等于b”正根的方法是一致的;7世纪,随唐数学家王孝通找出了求三次方程的数值解法;11世纪,北宋数学家贾宪在《黄帝九章算法细草》中提出的“开方作法本源图”,以“立成释锁法”来解三次或三次以上的高次方程。同时,他还提出了一种更简便的“增乘开方法”;13世纪,南宋数学家秦九韶在《数书九章》中提出了“正负开方术”,提供了一种用算筹布列解任意数字方程的有效算法,此法可以求出任意次代数方程的正根。
国外数学家对方程求解也有很多研究。9世纪,阿拉伯数学家花拉子米给出了一次方程和二次方程的一般解法;1541年意大利数学家卡尔塔利亚给出了三次方程的一般解法;1545年,意大利数学家卡尔达诺的名著《大术》一书中,把塔尔塔利亚的解法加以发展,并记载了费拉里的四次方程的一般解法。
数学史上,人们曾希望得到一般的五次以上代数方程的根式解,但是经过长期的努力仍无结果。1778年法国数学大师拉格朗日提出了5次方程不存在根式解的猜想。1824年,挪威年轻数学家阿贝尔成功地证明了五次以上一般方程没有根式解。1828年,法国天才数学家伽罗瓦,巧妙而简洁地证明了存在不能用开方运算求解的具体方程,同时还给出了一个代数方程能用根式解的充要条件,他完全解决了高次方程的求解问题,并创立了对代数学发展影响深远的“伽罗瓦理论”。
几类能用根式求解的五次方程

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五 次方程 的标 准形 式可 表示 为
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在 此情 形下 , 令 可
第 1 第 1期 5卷
汤健 儿 : 类 能 用根 式 求 解 的 五 次 方程 几
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1 1 1 1 1
如果 能从 式 ( ) 得 Y z , 那 么 比照 式 ( )和方 3解 , , , 2
q r≠ 0 ,
q - 5r 4 2 q s一 5 。一 0 r .
收 稿 日期 : 0 00 — 5 修 改 日期 : 0 11 — 0 2 1 — 30 ; 2 1 - 2 2
一元五次方程求根公式

可化为(X+b/(5a))^ 5=R的一元五次方程之求根公式关于研究五次方程求根公式的问题,如果我们不受Abel定理的约束,那么在探索中我们会有新的发现. 从盛金公式解题法中可以受到启发,若一元三次方程aX^3+bX^2+cX+d=0可以用根式表达的公式求解,则一定可以化为(X+b/(3a))^3=R的方程,事实上,展开(X+b/(3a))^3=R后的此方程,无论a 、b、R为任意实数,都可以用盛金公式②直观求解. 因此,笔者猜想:“如果一元五次方程aX^5+bX^4+cX^3+dX^2+eX+f=0可以用根式表达的公式求解,那么就一定可以化为(X+b/(5a))^5=R的方程,展开(X+b/(5a))^5=R的此方程,无论a 、b、R为任意实数,存在根式表达的公式求解.”经过努力探索,笔者解决了这个猜想,推导出“可化为(X+b/(5a))^5=R的一元五次方程之求根公式”如下:一元五次方程:aX^5+bX^4+cX^3+dX^2+eX+f=0 (a,b,c,d,e,f∈R,且a≠0)重根判别式:A=2b^2—5ac;B=bc—5ad;C=de—5cf;D=2e^2—5df.当A=B=C=0时,公式⑴:X(1)=X(2)=X(3)=X(4)=X(5) =-b/(5a)=-c/(2b)=-d/c=-2e/d=-5f/e.当A=B=0,C≠0时,公式⑵:X(1)=(-b+Y^(1/5))/(5a);X(2,3)=(-b+Y^(1/5)(-1-5^(1/2))/4)/(5a) ±Y^(1/5)(5-5^(1/2))^(1/2)2^(1/2)i)/4)/(5a);X(4,5)=(-b+Y^(1/5)(-1+5^(1/2))/4)/(5a) ±Y^(1/5)(5+5^(1/2))^(1/2)2^(1/2)i)/4)/(5a).其中Y=(5a)^3(be—25af),i^2=-1.判别法:当A=B=C=0时,方程有一个五重实根;当A=B=0时,C≠0时,方程有一个实根和两对共轭虚根. (注:这个判别法是针对上述公式而言,并非判别根的一般情况)特点:1、当A=B=C=0时的方程,都可以化为(X+b/(5a))^5=0的方程,展开(X+b/(5a))^5=0,无论a、b、为任意实数,都可以用公式⑴快速求解. 2、当A=B=0,C≠0时的方程,都可以化为(X+b/(5a))^5=R的方程,展开(X+b/(5a))^5=R,无论a、b、R为任意实数,都可以用公式⑵直观求解.解题举例:例1、解方程1024X^5+3840X^4+5760X^3+4320X^2+1620X+243=0 a=1024,b=3840,c=5760,d=4320,e=1620,f=243.∵A=B=C=0,∴此方程有一个五重实根.应用公式⑴解得:X(1)=X(2)=X(3)=X(4)=X(5)=-3/4. 这是精确结果,把X(1)=X(2)=X(3)=X(4)=X(5)=-3/4代入原方程为零.经检验,解得的结果正确.例2、解方程X^5+15X^4+90X^3+270X^2+405X—1419614=0 (值得注意:根据Abel定理,这个五次方程无根式表达的公式求解.)a=1,b=15,c=90,d=270,e=405,f=-1419614. ∵A=0;B=0;C≠0,∴此方程有一个实根和两对共轭虚根.应用公式⑵求解.Y=(5a)^3(be—25af)=4437053125;Y^(1/5)=85.把有关值代入公式⑵,得:X(1)=14;X(2,3)=(-29-17×5^(1/2))/4±17(5-5^(1/2))^(1/2)2^(1/2)i/4;X(4,5)=(-29+17×5^(1/2))/4±17(5+5^(1/2))^(1/2)2^(1/2)i/4. 这是精确结果.为了方便用韦达定理检验,取近似结果为宜,就是:X(1)=14;X(2,3)=-16.7532889±9.992349289i;X(4,5)=2.253288904±16.16796078i.经检验,解得的结果正确(检验过程略).例3、解方程X^5+30×23^(1/2)X^4+8280X^3+49680×23^(1/2)X^2+3427920X+2008×889^(1/2)=0 (值得注意:这是一个比较复杂的五次方程,根据Abel定理,这个方程无根式表达的公式求解.)a=1,b=30×23^(1/2),c=8280,d=49680×23^(1/2),e=3427920,f=2008×889^(1/2).∵A=B=0,C≠0,∴此方程有一个实根和两对共轭虚根.应用公式⑵求解.Y=(5a)^3(be—25af)= 6.146187944×10^10;Y^(1/5)=143.7875114.把有关值代入公式⑵,得:X(1)=-0.01748685988;X(2,3)=-52.0402972±16.90323573i;X(4,5)=-19.88843222±27.35000994i.经用韦达定理检验,解得的结果正确(检验过程略). 更进一步地,笔者猜想:当n>5时,如果一般n次方程可以用根式表达的公式求解,那么就一定可以化为(X+b/(na))^n=R的方程,展开(X+b/(na))^n=R后的此方程,无论a 、b、R为任意实数,存在公式求解.说明:1、此文中的重根判式A、B、C、D与“科学网>个人学术展示>一般五次方程求根公式之探讨(一)范盛金”一文中的重根判式A、B、C、D有区别,这是因为此文经过压缩,精选出重根判式.解题过程中要注意区分. 2、凡是展开(X+b/(5a))^5=R得出的一元五次方程,无论a 、b、R为任意实数,都可以用公式⑵直观求解.根据这一特点,有理由猜想:一元五次方程存在根式表达的一般式求根公式.这个猜想与Abel定理相违背. 3、一元五次方程方程的最简重根判别式以及公式⑴、⑵与盛金公式的表达形式类似.很明显,公式⑴、⑵是一般五次方程求公式的其中情形的公式. 4、能否完整地推导出根式表达的一般五次方程求根公式?这是世界数学史上最著名的难题之一,是一个相当复杂的问题,但值得探索.。
五次方程无根式解

五次方程无根式解
五次方程是一个五次多项式方程,通常表现为形如 ax^5 + bx^4 + cx^3 + dx^2 + ex + f = 0 的形式。
在数学领域中,五次方程也
被称为“五次方程”,是一种已知的代数方程。
但是,五次方程的求
解一直以来都是一个非常困难的问题。
事实上,五次方程无法用根式解来表示。
这个结论是由法国数学家加尔瓦·阿贝尔在19世纪初期证明的。
他通过一系列复杂的代数证明,证明了五次方程无法用根式解来表示。
这个结论被称为“阿贝尔-鲁菲尼定理”,并且成为了代数学的一个基本定理之一。
这意味着,对于一个五次方程,我们无法用单独的有限次加、减、乘、除、根式提取和整数幂运算的方式来求解它的根。
这也就是说,我们无法用类似于求解一次方程或二次方程的方式来求解五次方程。
需要注意的是,尽管五次方程无法用根式解来表示,但是我们仍然可以使用数值计算等方法来求解它的数值解。
此外,对于更高阶次的方程,比如六次方程、七次方程等,同样也无法用根式解来表示。
- 1 -。
几类能用根式求解的五次方程

几类能用根式求解的五次方程一、完全平方和差的求解完全平方和差是指一个多项式的平方与另一个多项式的平方之差,或者是两个多项式的平方和。
对于五次方程来说,我们可以通过将其转化为完全平方和差的形式来求解。
例如,考虑以下五次方程:x^5 - 5x^3 + 4 = 0我们可以将其转化为一个完全平方和差的形式:(x^5 - 4) - 5x^3 = 0接下来,我们继续将该方程进行变形:((x^2)^2 - 4) - 5x^3 = 0再继续进行变形:(x^2 - 2)^2 - 5x^3 = 0现在,我们可以用一个新的变量来代替 x^2 - 2,假设令 y = x^2 - 2。
则方程可以变形为:y^2 - 5(x^3 + 2) = 0通过这样的变形,我们可以将原本的五次方程转化为一个二次方程。
然后,我们可以使用求解二次方程的方法来求解该方程,并进一步得到 x 的值。
二、三次方程的求解在某些情况下,我们可以将一个五次方程转化为一个三次方程来求解。
这种方法通常适用于特殊的五次方程。
例如,考虑以下五次方程:x^5 - 5x + 4 = 0我们可以将其转化为一个三次方程:(x^5 + 4) - 5x = 0接下来,我们继续将该方程进行变形:x(x^4 + 4) - 5x = 0再继续进行变形:x(x^4 - 5) + 4x - 5x = 0现在,我们可以使用代数的方法来对该方程进行求解。
首先,我们观察到 x = 0 是该方程的一个解。
然后,我们可以将方程进行因式分解,得到:x(x^4 - 5) - x(5 - x) = 0通过这样的变形,我们可以得到两个三次方程:x(x^4 - 5) = 0 和 x(5 - x) = 0然后,我们可以继续求解这两个三次方程,得到 x 的值。
三、拉格朗日插值法的应用拉格朗日插值法是一种通过已知数据点的函数值来估计未知点的方法。
对于五次方程来说,我们可以使用拉格朗日插值法来求解。
例如,考虑以下五次方程:x^5 - 3x^4 + 2x^3 - x^2 + x - 1 = 0我们可以选择五个已知点,根据这些已知点的函数值来估计未知点的值。
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2000 Mathematics Subject Classification: 12E10, 12E12, 12F10. Key words and phrases: solvable quintic equations, Watson’s method. The second and third authors were supported by research grants from the Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada.
WATSON’S METHOD OF SOLVING A QUINTIC EQUATION
Melisa J. Lavallee, Blair K. Spearman, and Kenneth S. Williams
Abstract. Watson’s method for determining the roots of a solvable quintic equation in radical form is examined in complete detail. New methods in the spirit of Watson are constructed to cover those exceptional cases to which Watson’s original method does not apply, thereby making Watson’s method completely general. Examples illustrating the various cases that arise are presented.
As f(x) is solvable and irreducible, we have [4, p. 390]
(2.4)
δ > 0.
We set (2.5)
K = E + 3C2,
(2.6)
L = −2DF + 3E2 − 2C2E + 8CD2 + 15C4,
(2.7)
M = CF 2 − 2DEF + E3 − 2C2DF − 11C2E2
see for example [5, p. 987].
4 MELISA J. LAVALLEE, BLAIR K. SPEARMAN, AND KENNETH S. WILLIAMS
If θ = 0, ±C Watson’s method of determining the roots of f(x) = 0 in radical form is given in the next theorem.
are the roots of
√
(2.9)
g(x) = x6 − 100Kx4 + 2000Lx2 − 32 δx + 40000M ∈ Q[x].
WATSON’S METHOD
3
Watson [1] has observ√ed as f(x) is solvable and irredu√cible that g(x) has a
Theorem 1. Let f(x) be the solvable irreducible quintic polynomial (2.1). Suppose that θ = 0, ±C. Set
(2.17) p(T ) = T 4 + (−14Cθ2 − 2D2 + 2CE − 2C3)T 2 + 16Dθ3T + (−25θ6 + (35C2 + 6E)θ4 + (−11C4 − 2CD2 − 4C2E − E2)θ2 + (C6 + 2C3D2 − 2CD2E − 2C4E + C2E2 + D4)
then the five roots of f(x) = 0 are
(2.16)
x = ωu1 + ω2u2 + ω3u3 + ω4u4,
where ω runs through the fifth roots of unity.
Proof. This follows from the identity ωu1 + ω2u2 + ω3u3 + ω4u4 5 − 5U ωu1 + ω2u2 + ω3u3 + ω4u4 3 − 5V (ωu1 + ω2u2 + ω3u3 + ω4u4)2 + 5W (ωu1 + ω2u2 + ω3u3 + ω4u4) + 5(X − Y ) − Z = 0,
+28CD2E − 16D4 + 35C4E − 40C3D2 − 25C6. Let x1, x2, x3, x4, x5 ∈ C be the five roots of f (x). Cayley [2] has shown that
(2.8)
φ1 = x1x2 + x2x3 + x3x4 + x4x5 + x5x1 − x1x3 − x3x5 − x5x2 − x2x4 − x4x1, φ2 = x1x3 + x3x4 + x4x2 + x2x5 + x5x1 − x1x4 − x4x5 − x5x3 − x3x2 − x2x1, φ3 = x1x4 + x4x2 + x2x3 + x3x5 + x5x1 − x1x2 − x2x5 − x5x4 − x4x3 − x3x1, φ4 = x1x2 + x2x5 + x5x3 + x3x4 + x4x1 − x1x5 − x5x4 − x4x2 − x2x3 − x3x1, φ5 = x1x3 + x3x5 + x5x4 + x4x2 + x2x1 − x1x5 − x5x2 − x2x3 − x3x4 − x4x1, φ6 = x1x4 + x4x5 + x5x2 + x2x3 + x3x1 − x1x5 − x5x3 − x3x4 − x4x2 − x2x1,
(2.12)
u1u4 + u2u3 = −2C,
(2.13)
u1u22 + u2u24 + u3u21 + u4u23 = −2D,
(2.14)
u21u24 + u22u23 − u31u2 − u32u4 − u33u1 − u34u3 − u1u2u3u4 = E,
(2.15) u51 + u52 + u53 + u54 − 5(u1u4 − u2u3)(u21u3 − u22u1 − u23u4 + u24u2) = −F,
1
2 MELISA J. LAVALLEE, BLAIR K. SPEARMAN, AND KENNETH S. WILLIAMS
2. Watson’s method. Let f(x) be a monic solvable irreducible quintic polynomial in Q[x]. By means of a linear change of variable we may suppose that the coefficient of x4 is 0 so that
1. Introduction. In the 1930’s the English mathematician George Neville Watson (1886-1965) devoted considerable effort to the evaluation of singular moduli and class invariants arising in the theory of elliptic functions [6]-[11]. These evaluations were given in terms of the roots of polynomial equations whose roots are expressible in terms of radicals. In order to solve those equations of degree 5, Watson developed a method of finding the roots of a solvable quintic equation in radical form. He described his method in a lecture given at Cambridge University in 1948. A commentary on this lecture was given recently by Berndt, Spearman and Williams [1]. This commentary included a general description of Watson’s method. However it was not noted by Watson (nor in [1]) that there are solvable quintic equations to which his method does not apply. In this paper we describe Watson’s method in complete detail treating the exceptional cases separately, thus making Watson’s method applicable to any solvable quintic equation. Several examples illustrating Watson’s method are given. Another method of solving the quintic has been given by Dummit [4].