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    怎么用Mathematica处理高次方程的韦达定理?

    来源:网络收集  点击:  时间:2024-05-18
    【导读】:
    韦达定理在初等数学里面,主要是一元二次方程的形式。然而,高次方程领域也存在相应的韦达定理,而且高次方程的解一般都很难求出来。这样,当我们遇到类似于下面的问题的时候,Mathematica能够帮我们做什么呢?工具/原料more电脑Mathematica第一题1/4分步阅读

    考虑第一题,看看Mathematica怎么暴力求出方程的三个解:

    解 = Solve // Values // Flatten

    Mathematica确实可以算出方程的解。

    2/4

    然而,最后的结果会靠谱吗?

    FullSimplify // Expand

    得到的答案是:

    5x^3-x^2+4x-4=0

    不管结论是否靠谱,但考虑这个过程的数值计算,就是很费时间的。

    3/4

    我们再从另一种角度,来解答这个问题。

    不要去解方程,注意到所求的新方程的三个解的形式是一样的,因此可以作一个简单的变量代换:

    4/4

    还可以套用韦达定理:

    Collect //

    Numerator // Expand, x^3]

    这里得到的,是一个用α,β,γ表示的关于x的三次方程,再根据三次方程的韦达定理,可以求出α+β+γ、αβ+βγ+αγ、αβγ的值,代入到上面得到的方程里面,就可以得到答案。

    剩下的五道题目1/6

    第二题,可以把1/α^5+1/β^5+1/γ^5用α+β+γ、αβ+βγ+αγ、αβγ表示出来,当然,这一点手工计算仍旧很难。

    但是我目前没找到更好的方法。

    2/6

    第二题还有一个更暴力的方法,就是直接解方程:

    jie = Solve // Values // Flatten;

    1/#^5 /@ jie // Total // FullSimplify

    3/6

    第三题的解法,和第二题差不多,没找到简单解法:

    Eliminate

    4/6

    第四题,我们可以和第一题进行对比观察:

    5/6

    第五题和二、三题的方法相似:

    Eliminate

    6/6

    第六题比较特殊:

    Collect + Sqrt} // Expand) /. {Sqrt - x,

    Sqrt - y, Sqrt - z}, {x, y, z}] /. {x - Sqrt,

    y - Sqrt, z - Sqrt}

    注意事项

    上面好多步骤,都是使用了“韦达定理”。

    Mathematica的确可以减少人工计算的难度。

    大家想一下,第二题和第五题有什么简单的方法吗?

    MATHEMATICA学习
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