上图所示的方程(1)是三次方程的一般形式,通过换元法,先确定两个变量x和y的关系,再代入方程(1),整理化简后可得方程(2)。这样就把一个困难的,陌生的问题转化为一个熟悉的问题,方程(2)是缺少二次项的不完全三次方程,我们已经知道怎么解这种类型的方程了。
方程(3)是方程(1)的一个举例,用换元法转化为方程(4),发现可以用因式分解法解方程,于是得到方程(4)的三个根。
根据x和y的已知简单关系,代入x就得到y,就得到方程(3)的三个根了。
换元法背后的原理是关系映射反演方法,又称为RMI原理。上图所示的方程(3),未知元素y与已知元素存在原象关系,但是据此求解y有困难。于是我们确定y与x存在简单的关系,即y=x 2,把方程(3)的原象关系映射为方程(4)的映象关系。因为方程(4)有求根公式,所以顺利得到方程的三个根,再利用y=x 2反演得到方程(3)的三个根。
换元法的灵感来自解二次方程的经验,详情请看下面的链接。
https://m.toutiao.com/is/iexMXn49/ - 重走前人路:换元法再发现二次方程求根公式 - 今日头条
最后补充一些图片说明相关问题。下图直观展示了(2 i)的平方和立方。
AO是2 i,BO是3 4i,CO是2 11i。熟悉复数的同学知道,根据棣莫弗定理,这三个复数的辐角分别是θ和2θ和3θ。
下图所示是吴军介绍的求根公式,相当复杂。
下图所示是令人望而生畏的求根公式。