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如何解一元三次方程 一元三次方程解法的诞生过程,堪比“宫斗剧”

13次浏览     发布时间:2023-05-04 16:45:24    

欧洲的代数学,是在卡尔达诺和塔尔塔里亚之间那场著名的论战之后,才有了真正的起步。要弄清这场震动数学界的论战的来龙去脉,我们还得分别讲起。

话说16世纪的最初几年,在意大利最古老的波伦亚大学,有一位叫费洛(Ferlo,1465—1526)的数学教授,他潜心于研究当时的世界难题———一元三次方程的公式解。

大家知道,尽管在古代的巴比伦和古代的中国,都已掌握了某些一元二次方程的解法,但一元二次方程的公式解,却是由中亚数学家阿尔·花拉子米(Al-Khowarizmi,约783—约850)在825年给出的。花拉子米是把方程

的形式,从而得出方程的两个根

阿尔·花拉子米(Al-Khowarizmi)

花拉子米之后,许多数学家曾为探求三次方程解法的奥秘进行过不懈的努力。但在700年的时间长河中,除了取得个别方程的特解之外,没有人能获得实质性进展。在严峻的现实面前,有些人却步了,他们怀疑这样的公式解根本不存在。然而费洛却不以为然,依旧执着地追求着。苍天不负有心人,他终于在不惑之年,取得了重大突破。

1505年,费洛宣布,他本人找到了形如

尼克罗·塔尔塔里亚

小塔尔塔里亚天资聪慧,勤奋好学。他研究物理,钻研数学,很快显露出超人的才华。尤其是他发表的一些论文,思路奇特,见地高远,表现了其相当深的数学造诣,从而一时间闻名遐迩。

塔尔塔里亚的自学成才,受到了当时科班出身的一些人的轻视和妒忌。

1530年,布里西亚的一位数学教师科拉,向塔尔塔里亚提出了两个挑战性问题,想以此难倒对方。这两个问题是:

(1)求1个数,其立方加上平方的3倍等于5。

(2)求3个数,其中第2个数比第1个数大2,第3个数又比第2个数大2,它们的积为1000。

这实际是两道求三次方程实根的题,如果设题中的第1个数为x,则第1道题的方程是

卡尔达诺

然而当时的塔尔塔里亚已经誉满欧洲,所以并不打算把自己的成果立即发表,而是醉心于完成《几何原本》的巨型译作。对众多的求教者,他一概拒之门外。当过医生的卡尔达诺,熟谙心理学的要领,以勤奋、刻苦、真诚打动塔尔塔里亚,使他似乎见到了自己幼年的影子,从而成了唯一的例外。1539年,在卡尔达诺的再三恳求下,塔尔塔里亚终于同意把自己的秘诀传授给他,但有一个条件,就是要严守秘密。

然而,卡尔达诺并没有遵守这一诺言。1545年,他用自己的名字发表了《大法》(ArsMagna,意即伟大的技艺)一书,书中介绍了不完全三次方程的解法,并写道:

“大约30年前,波伦亚的费洛就发现了这一法则,并传授给威尼斯的佛罗雷都斯,后者曾与塔尔塔里亚进行过数学竞赛。塔尔塔里亚也发现了这一方法。在我的恳求下塔尔塔里亚把方法告诉了我,但没有给出证明。借助于此,我找到了若干证法,因其十分困难,现将其叙述如下。”

以上,就是后来人们把三次方程的求根公式,称作卡尔达诺公式的缘由。

卡尔达诺指出,对不完全三次方程

给出了它的解。

顺便要说的是,从完全三次方程,到不完全三次方程,只需施行一个变换y=x+b/3a。这实际上只有一步之遥。

《大法》发表第二年,塔尔塔里亚发表了《种种疑问及发明》一文,谴责卡尔达诺背信弃义,并要求在米兰与卡尔达诺公开竞赛,一决雌雄。

然而,到参赛那天,出阵的并非卡尔达诺本人,而是他的天才学生,一位从小当过仆人,因才华出众而被卡尔达诺看中的青年人费拉里(Ferrari,1522—1565)。此时的费拉里风华正茂,思维敏捷,能言善辩。他不仅掌握了解三次方程的要领,而且已经发现了四次方程的极为巧妙的解法。结结巴巴的塔尔塔里亚,哪是费拉里的对手,自然是不堪一击,狼狈败返!

此后,塔尔塔里亚虽然潜心于代数学的鸿篇巨制,但终因此番挫折,心神俱伤,于1557年溘然与世长辞,享年58岁。

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