next up previous
Next: Lösningsformler med hjälp Up: Tredjegradsekvationen Previous: Harriots lösning

Vandermondes och Lagranges lösning

 

Låt x,y,z vara lösningarna till en given tredjegradsekvation. Då kan varje symmetriskt polynom i x,y,z skrivas som ett polynom i koefficienterna till tredjegradsekvationen, detta är fundamentalsatsen för symmetriska polynom för fallet tredjegradsekvation. Fundamentalsatsen var känd av Newton åtminstone för tredjegradsekvationen och finns i hans anteckningar som dateras till år 1665--1666, enligt Whiteside [7]. I [2] finns ett bevis för fundamentalsatsen i och Newtons 19 formler som beskriver sambanden finns i . Låt vara en primitiv kubikrot till 1, dvs komplext tal sådant att . Observera att

Lagrange observerade att kan anta sex olika värden beroende på ordningen av rötterna x,y,z. Dessa sex värden är lösningar till en sjättegradsskvation vars koefficienter kan visas vara symmetriska i x,y,z och är därför uttryckbara som polynom i tredjegradsekvationens koefficienter. Lagrange kallar denna ekvation för resolventen och den är lösbar eftersom det visar sig att den faktiskt är en andragradsekvation i . Detta kan lätt ses om man ordnar enligt följande

då får man

och resolventen blir då

När väl de sex lösningarna till resolventekvationen är funna fås lösningarna till tredjegradsekvationen genom

och problemet blir nu att identifiera och bland lösningarna till resolventekvationen. Vandermonde hade ett lite annorlunda angreppssätt och fick variablerna och och lyckades inte genomskåda något sätt att välja lämpliga kubikrötter att sätta in i lösningsformlerna utan föreslog istället att man skulle sålla ut de tre rötterna genom att sätta in kandidaterna till lösningar i ursprungsekvationen. Men Lagrange oberverade att om nu t är en lösning till resolventekvationen så kan man tänka sig en omordning av x,y,z så att Lagrange observerade sedan att är symmetrisk i x,y,z så det uttryckets värde, w säg, kan bestämmas ur koefficienterna till tredjegradsekvationen. Nu får man rötterna genom

där t får vara vilken som helst av de sex rötterna till resolventekvationen!

Detta resonemang kan även generaliseras till fjärdegradsekvationen vilket både Vandermonde och Lagrange gjorde. Det naturliga är att studera

där x,y,z,r är rötterna till en fjärdegradsekvation, men det visar sig fungera och dessutom bli enklare om man istället studerar t=x-y+z-r eftersom de 24 olika permutationerna endast producerar sex olika värden, och resolventekvationen blir då en tredjegradsekvation i . Man kan resonera sig fram till att man kan ta och som vilka två som helst av lösningarna till resolventen bara det gäller att (man får undanta fallet att fjärdegradsekvationen har två rötter lika). Sen observeras att är symmetrisk i x,y,z,r och lösningarna fås som

En mer utförlig beskrivning av Lagranges och Vandermondes lösningar av tredje- och fjärdegradsekvationerna med förklaringar om vad som är en naturlig form för lösningarna finns beskrivet av Edwards i [2], .



next up previous
Next: Lösningsformler med hjälp Up: Tredjegradsekvationen Previous: Harriots lösning



Peter Johansson
Thu Mar 28 16:15:01 MET 1996