三次方程计算器
使用卡尔丹方法求解三次多项式方程,找出全部实根和复数根。
求解三次方程
输入全部四个系数。最高次项系数不能为零。
a乘x的三次方 + b乘x的平方 + cx + d = 0
关于三次方程
三次方程是最高次数为三的多项式方程。其标准形式包含系数 a、b、c 和 d,且最高次项系数不为零。计入重根和复数根后,每个三次方程都恰好有三个根。根据系数不同,可能出现三个互异实根、含重根的实根组合,或一个实根与一对共轭复根。
本计算器采用经典卡尔丹公式的基本思路。首先将所有系数除以最高次项系数,使多项式成为首一多项式。随后通过变量代换消去二次项,得到降幂三次方程。通常记为 p 和 q 的两个衍生量用于确定判别式。判别式为正时,有一个实根和两个共轭复根;为负时,有三个互异实根,并使用三角形式计算,以避免不必要的复数中间值;为零时,则存在重根。
复数根以实部和带 i 的虚部显示。由于原始系数均为实数,非实根必定成共轭对出现:实部相同,虚部符号相反。显示结果经过舍入,因此将舍入后的无理根代回多项式时,可能出现微小残差。精确整数根不会显示末尾多余的小数零。
三次方程可描述体积、运动、优化、交点、流体行为以及许多其他科学和工程关系。它们也会出现在高次多项式因式分解和三维系统特征值计算中。正确使用本工具时,请先将各项移到等号同一侧,并合并同类项,再输入系数。缺少的项应填零。例如,x 的三次方加 1 中,a 为 1,b 和 c 为 0,d 为 1。将所有系数乘以同一个非零常数不会改变根。计算器返回全部三个解,方便分解多项式、查看重根或继续进行数值分析。
三次方程示例
根的类型随系数和判别式而变化。
| 方程 | 根 | 根的类型 |
|---|---|---|
| x的三次方 - 6乘x的平方 + 11x - 6 = 0 | 1, 2, 3 | 三个互异实根。 |
| x的三次方 + 1 = 0 | -1,0.5 加或减 0.8660254i | 一个实根和一对共轭复根。 |
| x的三次方 - 3x + 2 = 0 | -2, 1, 1 | 一个单根和一个重根。 |
如何求解三次方程
- 将各项移到等号同一侧,按三次项到常数项的顺序排列。
- 输入系数 a、b、c 和 d,缺少的幂次项填零。
- 点击“求解三次方程”,按判别式选择对应的卡尔丹求解分支。
- 查看全部三个实根或复数根,并注意重复出现的根。
常见问题
三次方程有几个根?
计入复数根及重数后,三次方程有三个根。互异实根的数量取决于判别式。
为什么三次方程的根可能是复数?
实系数三次方程至少有一个实根,但另两个根可能不在实数轴上。当系数为实数时,这两个非实根构成共轭对。
如果缺少某一项怎么办?
将缺少幂次项的系数填为零。跳过该位置会使其余数值对应到错误的项。
系数 a 可以为零吗?
不可以。最高次项系数为零时,方程会变为二次或更低次方程,不再是三次方程。请改用相应次数的求解工具。
重根是什么意思?
重根在多项式的因式分解中出现不止一次。在图像上,它通常对应曲线接触横轴但不穿过横轴的位置。
显示的根是精确值吗?
整数根和简单小数根可精确显示,无理数和复数组成部分则经过舍入。底层计算使用标准浮点精度。