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3次方程式の解の公式を導く際、
(u+v)^3+p(u+v)+q=0
から
3uv=-p
という関係が得られるようなのですが、なぜそういう関係が得られるのか理解できません。どなたか分かり易く説明していただけないでしょうか。

これは、「数III方式 ガロアの理論」(矢ヶ部 巌著)のp.24に出てきます。

●質問者: adan
●カテゴリ:学習・教育 科学・統計資料
✍キーワード:24 ガロア 方程式 理論
○ 状態 :終了
└ 回答数 : 4/4件

▽最新の回答へ

1 ● sugiyasato
●10ポイント

http://www2.biglobe.ne.jp/~ytajima/cardanos_formula.html

?J???_?m?????

このURLのまん中下あたりにありますが,

与式を展開して整理すると,

(u^3+v^3+q) + (3uv+p)(u+v) = 0

となります。

u+v≠0 なので 3uv+p=0,つまり 3uv=-p でなければならないのです。

同時に u^3+v^3+q=0 という条件もわかります。

(なお,上のURLではp,qのかわりにm,nを使っています)。


2 ● 絹雲
●10ポイント

http://www.gifu-nct.ac.jp/sizen/okada/3eq/3eq_ho2.pdf

3uv=-p , u^3+v^3=-qであれば、一般的に、

(u+v)^3+p(u+v)+q=0

が成り立つ。なぜなら、

(u+v)^3=u^3+3u^2v+3uv^2+v^3

(u+v)^3=(u^3+v^3)+3uv(u+v)

だから。

実際の解を得る時は、

v=-p/(3u)とすると、

u^3-p^3/27/u^3=q

となり、X=u^3とおくと、

X^2-qX-p^3/27=0

という2次方程式となります。

URLの算出例を見れば、わかりやすいです。


3 ● debedebe
●25ポイント

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E4%B8%89%E6%AC%A1%E6%96%B9%E7%A8%8...

三次方程式 - Wikipedia

ここの、「二次項のない場合」に詳しいと思われます。以下、そのページの記号を用いて、補足します。A1をp、A0をqと読み替えてください。


書いてある通り、A0が0の時(=xの解のひとつが0の時)は簡単に二次方程式に出来るので、

それは置いておきます。

なので、「よって以下 A0 ≠ 0 とし、0 ≠ x = u + v と置いて式を変形する」のです。


あとは、(以下x^2は「xの2乗」と読んでください。)

x^3+A1x+A0=0⇔

(xをu+vと置くから)(u+v)^3+A1(u+v)+A0=0⇔

(展開する)u^3+v^3+3(u^2)v+3(v^2)u+A1(u+v)+A0=0⇔

(第3項から5項をu+vで括る)u^3+v^3+(3uv+A1)(u+v)+A0=0⇔

(整理)(u^3+v^3+A0)+(3uv+A1)(u+v)=0


ここで、x=u+vと最初置きましたが、

これはこちらの勝手で、どうとってもいいのです。たとえばx=1だったときに、1+0と置こうが、0.8+0.2と置こうが、xの値に変化はありませんから、こちらがときやすいように、uとvは置けます。xさえ変わらなければ。

そして、この場合の解きやすいおき方というのが、3uv=-A1(=-p)となるuとvなのです。

そうすることで、(3uv+A1)(u+v)が0であることが確定事項となり、残る条件が(u^3+v^3+A0)=0のみになるというわけです。

そう置くと、解説ページの連立方程式のような二つの式、

u^3+v^3=-A0=-q

3uv=-A1=-p

が出てきます。

◎質問者からの返答

ありがとうございます。


4 ● kenmo
●25ポイント

http://www.galois-com-lab.com/index.htm

?K???A??M???????i

(u+v)^3+p(u+v)+qを展開すると、

=(u^3+3u^2v+3uv^2+v^3)+p(u+v)+q

=u^3+v^3+(3uv+p)(u+v)+q=0

となるので、

この式を分解して、

3uv+p=0 -> uv=-p/3 ←ここ

u^3+v^3+q=0 -> u^3+v^3=-q

という連立方程式が得られます。


ちなみにそれは「カルダノの公式」の途中式ですね。

URLの、

5.ガロア理論->d.3次方程式->カルダノの解法の現代的な表現

というところが参考になるかと思います。

◎質問者からの返答

ありがとうございます。

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