三次方程式計算機
使用卡爾達諾方法求解三次多項式方程式,找出所有實根與複數根。
求解三次方程式
輸入全部四個係數。最高次項係數不得為零。
a乘x的三次方 + b乘x的平方 + cx + d = 0
關於三次方程式
三次方程式是最高次數為三的多項式方程式。其標準形式包含係數 a、b、c 和 d,且最高次項係數不為零。將重根與複數根納入計算後,每個三次方程式都恰有三個根。依係數而定,可能出現三個相異實根、含重根的實根組合,或一個實根搭配一對共軛複根。
本計算機採用經典卡爾達諾公式的基本概念。首先將所有係數除以最高次項係數,使多項式成為首一多項式。接著透過變數代換消去二次項,得到缺二次項的三次方程式。通常記為 p 與 q 的兩個衍生量用來決定判別式。判別式為正時,有一個實根與兩個共軛複根;為負時,有三個相異實根,並使用三角形式計算,以避免不必要的複數中間值;為零時,則表示有重根。
複數根以實部及帶有 i 的虛部顯示。由於原始係數皆為實數,非實根必定成共軛對出現:實部相同,虛部符號相反。顯示結果經過四捨五入,因此將近似的無理根代回多項式時,可能留下微小殘差。精確整數根不會顯示末尾多餘的小數零。
三次方程式可描述體積、運動、最佳化、交點、流體行為,以及許多其他科學或工程關係。高次多項式因式分解與三維系統特徵值計算也會用到它們。正確使用本工具時,請先將各項移至等號同一側並合併同類項,再輸入係數。缺少的項請填零。例如,x 的三次方加 1 中,a 為 1,b 與 c 為 0,d 為 1。所有係數乘以同一個非零常數,不會改變根。計算機會傳回全部三個解,方便進行因式分解、查看重根或繼續數值分析。
三次方程式範例
根的類型會隨係數與判別式改變。
| 方程式 | 根 | 根的類型 |
|---|---|---|
| x的三次方 - 6乘x的平方 + 11x - 6 = 0 | 1, 2, 3 | 三個相異實根。 |
| x的三次方 + 1 = 0 | -1,0.5 加或減 0.8660254i | 一個實根與一對共軛複根。 |
| x的三次方 - 3x + 2 = 0 | -2, 1, 1 | 一個單根與一個重根。 |
如何求解三次方程式
- 將各項移至等號同一側,依三次項到常數項的順序排列。
- 輸入係數 a、b、c 與 d,缺少的次方項請填零。
- 選擇「求解三次方程式」,依判別式套用對應的卡爾達諾求解分支。
- 查看全部三個實根或複數根,並留意重複出現的根。
常見問題
三次方程式有幾個根?
計入複數根及重數後,三次方程式有三個根。相異實根的數量取決於判別式。
為什麼三次方程式的根可能是複數?
實係數三次方程式至少有一個實根,但另外兩個根可能不在實數線上。係數為實數時,這兩個非實根會形成共軛對。
如果缺少某一項怎麼辦?
將缺少次方項的係數填為零。跳過該位置會讓其餘數值對應到錯誤的項。
係數 a 可以為零嗎?
不可以。最高次項係數為零時,方程式會變成二次或更低次,而非三次方程式。請改用對應次數的求解工具。
重根代表什麼?
重根在多項式的因式分解中出現不只一次。在圖形上,它通常對應曲線接觸橫軸卻不穿越橫軸的位置。
顯示的根是精確值嗎?
整數根及簡單小數根可精確顯示,無理數與複數的組成部分則會取近似值。底層計算採用標準浮點精度。