老黄刚刚推出了一元四次方程的求根公式,不管别人怎么看,反正老黄自己是挺满意的。兴奋不已,着急着找一些方程来检验一下这个公式的正确性,因此便找了此前探究问题时遗留下来的一个四次方程,来试一试。结果发现,公式虽然复杂,运用起来却并不是特别麻烦,相对而言,还是蛮简便的。
这是前段时间有一位网友和老黄讨论的一道超级难的几何题,最后老黄推出来的一个一元四次方程。老黄就是为了解这个方程,才会努力去推导一元四次方程的解法的。等老黄有时间,再来分享那道几何题。
这个四次方程是这样的,4x^4-4x^3+2x^2-1=0.
我们先把四次项系数化为1,就是方程两边同时除以4. 然后记x=t+s,s是常数。并把t+s代入原方程。得到:4(t-s)^4-4(t-s)^3+2(t-s)^2-1=0. 展开这个方程,又得到t^4+(4s-1)t^3+(6s^2-3s+1/2)t^2+(4s^3-3s^2+s)t+s^4-s^3+s^2/2-1/4=0.
不难发现,当s=1/4时,可以得到一个关于t的四次方程:t^4+t^2/8+t/8-59/256=0,这个方程的三次项系数为0. 而二次项系数和一次项系数都是1/8,常数项是-59/256.只要我们求出t的根,自然就可以得到x的根。
在四次方程的求根公式中,有三次方程求根公式的两个参数,分别求得p=11/12, q=-5/54.
把它们代入四次方程求根公式中参数r的公式中,可以得到r的值。r有三个值,不过这里只需要取最简单的一个,如下:
很可惜,结果并不是一个有理数,只能取近似值。这里保留小数点四位。为了检验最后结果的正确性,老黄还保留着一个更高精确度的近似值0.0165884174654594。如果保留上式,最后也能得到一个结果,不过结果将非常复杂。下图是那道几何题最后准确的结果:
又由求h,k的公式,求得四次方程根的另两个参数,仍取近似值,保留四位小数。
为了保证结果的精确度,老黄并没有用r的近似值去求h和k.
现在就可以根据四次方程的求根公式,求得t的根了。这里忽略复数根。因为这个方程本来是由几何问题推导出来的,因此复数根不合适。
又x=t+1/4,从而得到x的两个实数根:x1=t1+1/4≈0.8326, x2=t2+1/4≈-0.4614。同样复数根也被忽略了。其中第一个根是原来的几何问题的答案。
用两个根更高精确度的近似值0.832607624865504和-0.461403655337951进行检验,发现它们就是原方程的根的近似值。这种解法你喜欢吗?
老黄是在找到一元四次方程的解法后才去网上搜索现有的解法的。虽然现在已经有现有的解法和公式,但多一种解法并没有坏处。你说呢?
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