３次方程式の解の公式｜「カルダノの公式」の導出と歴史 – インテリア コーディネーター 独学 2 ヶ月

Tuesday, 25 June 2024
二次方程式の解の公式は学校で必ず習いますが,三次方程式の解の公式は習いません.でも,三次方程式と四次方程式は,ちゃんと解の公式で解くことができます.学校で三次方程式の解の公式を習わないのは,学校で勉強するには複雑すぎるからです.しかし,三次方程式の解の公式の歴史にはドラマがあり,そこから広がって見えてくる豊潤な世界があります.そのあたりの展望が見えるところまで,やる気のある人は一緒に勉強してみましょう. 二次方程式を勉強したとき, 平方完成 という操作がありました. の一次の項を,座標変換によって表面上消してしまう操作です. ただし,最後の行では,確かに一次の項が消えてしまったことを見やすくするために,, と置き換えました.ここまでは復習です. ( 平方完成の図形的イメージ 参照.) これと似た操作により,三次式から の二次の項を表面上消してしまう操作を 立体完成 と言います.次のように行います. ただし,最後の行では,見やすくするために,,, と置き換えました.カルダノの公式と呼ばれる三次方程式の解の公式を用いるときは,まず立体完成し,式(1)の形にしておきます. 三次 関数 解 の 公式ホ. とか という係数をつけたのは,後々の式変形の便宜のためで,あまり意味はありません. カルダノの公式と呼ばれる三次方程式の解の公式が発見されるまでの歴史は大変興味深いものですので,少しここで紹介したいと思います.二次方程式の解(虚数解を除く)を求める公式は,古代バビロニアにおいて,既に数千年前から知られていました.その後,三次方程式の解の公式を探す試みは,幾多の数学者によって試みられたにも関わらず,16世紀中頃まで成功しませんでした.式(1)の形の三次方程式の解の公式を最初に見つけたのは,スキピオーネ・フェロ()だったと言われています.しかし,フェロの解法は現在伝わっていません.当時,一定期間内により多くの問題を解決した者を勝者とするルールに基づき,数学者同士が難問を出し合う一種の試合が流行しており,数学者は見つけた事実をすぐに発表せず,次の試合に備えて多くの問題を予め解いて,秘密にしておくのが普通だったのです.フェロも,解法を秘密にしているうちに死んでしまったのだと考えられます. 現在,カルダノの公式と呼ばれている解法は,二コロ・フォンタナ()が発見したものです.フォンタナには吃音があったため,タルタリア ( :吃音の意味)という通称で呼ばれており,現在でもこちらの名前の方が有名なようです.当時の慣習通り,フォンタナもこの解法を秘密にしていましたが,ミラノの数学者ジローラモ・カルダノ()に懇願され,他には公表しないという約束で,カルダノに解法を教えました.ところが,カルダノは 年に出版した (ラテン語で"偉大な方法"の意味.いまでも 売ってます !)という書物の中で,まるで自分の手柄であるかのように,フォンタナの方法を開示してしまったため,以後,カルダノの方法と呼ばれるようになったのです.
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哲学的な何か、あと数学とか|二見書房 分かりました。なんだか面白そうですね! ところで、四次方程式の解の公式ってあるんですか!? 三次方程式の解の公式であれだけ長かったのだから、四次方程式の公式っても〜っと長いんですかね?? 面白いところに気づくね! 確かに、四次方程式の解の公式は存在するよ!それも、とても長い! 見てみたい? はい! これが$$ax^4+bx^3+cx^2+dx+e=0$$の解の公式です! 四次方程式の解の公式 (引用:4%2Bbx^3%2Bcx^2%2Bdx%2Be%3D0) すごい…. ! 期待を裏切らない長さっ!って感じですね! 実はこの四次方程式にも名前が付いていて、「フェラーリの公式」と呼ばれている。 今度はちゃんとフェラーリさんが発見したんですか? うん。どうやらそうみたいだ。 しかもフェラーリは、カルダノの弟子だったと言われているんだ。 なんだか、ドラマみたいな人物関係ですね…(笑) タルタリアさんは、カルダノさんに三次方程式の解の公式を取られて、さらにその弟子に四次方程式の解の公式を発見されるなんて、なんだかますますかわいそうですね… たしかにそうだね…(笑) じゃあじゃあ、話戻りますけど、五次方程式の解の公式って、これよりもさらに長いんですよね! と思うじゃん? え、短いんですか? 三次 関数 解 の 公式ブ. いや…そうではない。 実は、五次方程式の解の公式は「存在しない」ことが証明されているんだ。 え、存在しないんですか!? うん。正確には、五次以上の次数の一般の方程式には、解の公式は存在しない。 これは、アーベル・ルフィニの定理と呼ばれている。ルフィニさんがおおまかな証明を作り、アーベルさんがその証明の足りなかったところを補うという形で完成したんだ。 へぇ… でも、将来なんかすごい数学者が出てきて、ひょっとしたらいつか五次方程式の解の公式が見つかるかもしれないですね! そう考えると、どんな長さになるのか楽しみですねっ! いや、「存在しないことが証明されている」から、存在しないんだ。 今後、何百年、何千年たっても存在しないものは存在しない。 存在しないから、絶対に見つかることはない。 難しいけど…意味、わかるかな? えっ、でも、やってみないとわからなく無いですか? うーん… じゃあ、例えばこんな問題はどうだろう? 次の式を満たす自然数$$n$$を求めよ。 $$n+2=1$$ えっ…$$n$$は自然数ですよね?

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MathWorld (英語). 三次方程式の解 - 高精度計算サイト ・3次方程式の還元不能の解を還元するいくつかの例題

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うん!多分そういうことだと思うよ! わざわざ一次方程式の解の公式のせても、あんまり意識して使わないからね。 三次方程式の解の公式 とういうことは、今はるかは、「一次方程式の解の公式」と、「二次方程式の解の公式」を手に入れたことになるね。 はい!計算練習もちゃんとしましたし、多分使えますよ! では問題です。 三次方程式の解の公式を求めて下さい。 ううう…ぽんさんの問題はいつもぶっ飛んでますよね… そんなの習ってませんよー 確かに、高校では習わないね。 でも、どんな形か気にならない? 確かに、一次、二次と解の公式を見ると、三次方程式の解の公式も見てみたいです。 どんな形なんですか? 実は俺も覚えてないんだよ…(笑) えぇー!! 三次 関数 解 の 公司简. でも大丈夫。パソコンに解いてもらいましょう。 三次方程式$$ax^3+bx^2+cx+d=0$$の解の公式はこんな感じです。 三次方程式の解の公式 (引用:3%2Bbx^2%2Bcx%2Bd%3D0) えええ!こんな長いんですか!? うん。そうだよ! よく見てごらん。ちゃんと$$a, b, c, d$$の4つの係数の組み合わせで$$x$$の値が表現されていることが分かるよ! ホントですね… こんな長い公式を教科書に乗せたら、2ページぐらい使っちゃいそうです! それに、まず覚えられません!! (笑) だよね、だから三次方程式の解の公式は教科書に載っていない。 この三次方程式の解の公式は、別名「カルダノの公式」と呼ばれているんだ。 カルダノの公式ですか?カルダノさんが作ったんですか? いや、いろんな説があるんだけど、どうやらこの解の公式を作った人は「タルタリア」という人物らしい。 タルタリアは、いろんな事情があってこの公式を自分だけの秘密にしておきたかったんだ。 でも、タルタリアが三次方程式の解の公式を見つけたという噂を嗅ぎつけた、カルダノという数学者が、タルタリアに何度もしつこく「誰にも言わないから、その公式を教えてくれ」とお願いしたんだ。 何度もしつこくお願いされたタルタリアは、「絶対に他人に口外しない」という理由で、カルダノにだけ特別に教えたんだけど、それが良くなかった… カルダノは、約束を破って、三次方程式の解の公式を、本に書いて広めてしまったんだ。 つまり結局は、この公式を有名にしたのは「カルダノ」なんだ。 だから、今でも「カルダノの公式」と呼ばれている。 公式を作ったわけじゃないのに、広めただけで自分の名前が付くんですね… 自分が作った公式が、他の人の名前で呼ばれているタルタリアさんも、なんだか、かわいそうです… この三次方程式の解の公式を巡る数学者の話はとてもおもしろい。興味があれば、学校の図書館で以下の様な本を探して読んでみるといいよ。この話がもっと詳しく書いてあるし、とても読みやすいよ!

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普通に式を解くと、$$n=-1$$になってしまいます。 式を満たす自然数$$n$$なんて存在しません。 だよね? でも、式の計算の方法をまだ習っていない人たちは、$$n=1, 2, 3, \ldots$$と、$$n$$を1ずつ増やしながら代入していって、延々に自然数$$n$$を探し続けるかも知れない。 $$n=4$$は…違う。$$n=5$$は…違う。$$n=100$$でも…違う。$$n=1000$$まで調べても…違う。こうやって、$$n=10000$$まで計算しても、等式が成り立たない。こんな人を見てたら、どう思う? えっと… すごくかわいそうなんですけど、探すだけ無駄だと思います。 だよね。五次方程式の解の公式も同じだ。 「存在しないことが証明されている」ので、どれだけ探しても見つからないんだ… うーん…そうなんですね、残念です… ちなみに、五次方程式に解の公式が存在しないことの証明はアーベルとは別にガロアという数学者も行っている。 その証明で彼が用いた理論は、今日ではガロア理論とよばれている。ガロア理論は、現在でも数学界で盛んに研究されている「抽象代数学」の扉を開いた大理論とされているんだ。 なんだか解の公式一つとっても奥が深い話になって、興味深いです! ３次方程式の解の公式｜「カルダノの公式」の導出と歴史. もっと知りたくなってきました!

ノルウェーの切手にもなっているアーベル わずか21歳で決闘に倒れた悲劇の天才・ガロア

そんな折,デル・フェロと同じく数学者のフォンタナは[3次方程式の解の公式]があるとの噂を聞き,フォンタナは独自に[3次方程式の解の公式]を導出しました. 実はデル・フェロ(フィオール)の公式は全ての3次方程式に対して適用することができなかった一方で,フォンタナの公式は全ての3時方程式に対して解を求めることができるものでした. そのため,フォンタナは討論会でフィオールが解けないパターンの問題を出題することで勝利し,[3次方程式の解の公式]を導いたらしいとフォンタナの名前が広まることとなりました. カルダノとフォンタナ 後に「アルス・マグナ」を発刊するカルダノもフォンタナの噂を聞きつけ,フォンタナを訪れます. カルダノは「公式を発表しない」という約束のもとに,フォンタナから[3次方程式の解の公式]を聞き出すことに成功します. 三次方程式の解の公式が長すぎて教科書に書けない！. しかし,しばらくしてカルダノはデル・フェロの公式を導出した原稿を確認し,フォンタナの前にデル・フェロが公式を得ていたことを知ります. そこでカルダノは 「公式はフォンタナによる発見ではなくデル・フェロによる発見であり約束を守る必要はない」 と考え,「アルス・マグナ」の中で「デル・フェロの解法」と名付けて[3次方程式の解の公式]を紹介しました. 同時にカルダノは最初に自身はフォンタナから教わったことを記していますが,約束を反故にされたフォンタナは当然激怒しました. その後,フォンタナはカルダノに勝負を申し込みましたが,カルダノは受けなかったと言われています. 以上のように,現在ではこの記事で説明する[3次方程式の解の公式]は「カルダノの公式」と呼ばれていますが, カルダノによって発見されたわけではなく,デル・フェロとフォンタナによって別々に発見されたわけですね. 3次方程式の解の公式 それでは3次方程式$ax^3+bx^2+cx+d=0$の解の公式を導きましょう. 導出は大雑把には 3次方程式を$X^3+pX+q=0$の形に変形する $X^3+y^3+z^3-3Xyz$の因数分解を用いる の2ステップに分けられます. ステップ1 3次方程式といっているので$a\neq0$ですから,$x=X-\frac{b}{3a}$とおくことができ となります.よって, とすれば,3次方程式$ax^3+bx^2+cx+d=0$は$X^3+pX+q=0$となりますね.

『テキストを読まない』勉強方法で、1次試験を突破 1次試験まで、残り2か月。 初動が遅すぎたため、すぐに過去問から解き始めました。 とはいえ、テキストだけでも 700ページ 。全部読んでいたらすぐに試験日です。 過去問を解いて、理解できない箇所や分からない用語の時にテキストを開く。 辞書代わりにテキストをサブで使い、メインは過去問。 過去5年分を収録している問題集を繰り返し解いていました。 この時に一工夫です。 間違えた箇所にはチェックなり印をつけておき、1回目、2回目、3回目、、、と解いていく中で「印が重なっている個所=弱点」と可視化しておくのが大切です。 理解できている箇所、 できていない箇所が浮彫りになるので勉強漏れが起きません。 得意分野と苦手分野は必ず人それぞれあります。 自分の得意分野(=興味ある分野)を手早く理解し、 苦手分野に時間を費やすようにしていました。 また過去問に多く触れることで、 頻繁に出題される内容に気づくメリットもあります。 最初こそ不正解の嵐ですが、根気よく解き進め続ければ自然と理解が深まります。 テキストを読みこむより、早い段階で内容が頭に入るので独学の方は試してみてください! わたしが使用した教材はこちらです。 インテリア雑誌も立派な勉強に テキストだけではカバーできない部分があります。 例えば名作椅子。 テキストではモノクロのイラストだけ。 全然素敵に見えない。素材感や質感、サイズ感に作者も結びつきません。 こういう時には雑誌をみて勉強していました。 BRUTAS、CASA、POPEYEあたりの雑誌はしばしばインテリア特集を組みます。 息抜きついでに勉強にもなりますので、書店で見かけたら購入していました。 バックナンバーから購入するのもおすすめです。 ( BRUTASバックナンバー CASAバックナンバー POPEYEバックナンバー ) 写真の雑誌はこちらから購入できます。 同じ理由で、インテリアショップやホームセンターへ課外学習としてお出かけしていました。 家具の構造や、丁番などのパーツを見るのに丁度良いのです。 机に向かうだけが勉強ではないので「今日は課外学習デー」と決め、オシャレなカフェで休憩したりと、息抜きを上手く取り入れましょう。 絶対ガス欠になりますから。適度に休むことも必要です。 300時間の勉強、合格ラインに届くには 8月末から勉強を始めた私が1度で合格したのが、過去問・予想問題共に3回ずつです。 1次試験の勉強は、これを最低ラインにしていました!

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二次試験は私もまた受けことになるかもしれません

それが勉強するパワーになります。 二次試験はまた、翌年に受けることになるのですが、それはまた次回綴らせて頂きますね。