解关于 $x$ 的方程 $x^3+px+q=0$.
【难度】
【出处】
【标注】
  • 知识点
    >
    代数变形
    >
    代数式的形
    >
    换元
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    对勾换元
  • 题型
    >
    代数变形
    >
    解高次方程
【答案】
【解析】
解决问题的关键是关于 $t+\dfrac 1t$ 的恒等式$$\left(t+\dfrac 1t\right)^3=t^3+\dfrac 1{t^3}+3\left(t+\dfrac 1t\right).$$简单的情形如果 $p=-3$,那么我们可以换元 $x=t+\dfrac 1t$,将方程转化为$$t^3+\dfrac 1{t^3}+q=0,$$即$$(t^3)^2+q\cdot t^3+1=0,$$进而利用二次方程的求根公式求得 $t^3$,求出 $t$,然后代回 $x=t+\dfrac 1t$,求根过程就完成了.
进一步的处理 现在面临的困难是如何处理 $p$,解决的方法是对换元进行一个小小的改造.由于$$\left(t+\dfrac ut\right)^3=t^3+\dfrac{u^3}{t^3}+3u\left(t+\dfrac ut\right),$$因此令 $x=t+\dfrac ut$,其中 $u$ 为待定系数,那么原方程变为$$t^3+\dfrac{u^3}{t^3}+(3u+p)\cdot\left(t+\dfrac ut\right)+q=0.$$在这个方程中,令 $u=-\dfrac p3$,就会和之前一样变成一个关于 $t^3$ 的二次方程$$(t^3)^2+q\cdot t^3-\dfrac{p^3}{27}=0,$$剩下来的步骤与之前的相同.
答案 解析 备注
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