« Équation du troisième degré/Exercices/Résolution par la méthode de Cardan » : différence entre les versions

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Ligne 14 :
Résoudre l'équation suivante :
 
:<math> x^3 - 5x3x^2 + 2x - 31 = 0 ~</math>
 
 
Ligne 26 :
avec :
 
:<math> a = 1 \qquad b = -53 \qquad c = 20 \qquad d = -31 ~</math>
 
Pour supprimer le monôme de degré deux, nous commencerons par faire le changement de variable :
 
:<math> x = z - \frac{b}{3a} = z + \frac{5}{3}1 ~</math>
 
Nous obtenons :
 
:<math> (z + \frac{5}{3}1)^3 - 53(z + \frac{5}{3}1)^2 + 2(z + \frac{5}{3}) - 31 = 0 ~</math>
 
En développant et en réduisant les termes semblables, on obtient :
 
:<math> 27zz^3 - 171z3z - 2413 = 0 ~</math>
 
Posons :
Ligne 46 :
On obtient :
 
:<math> 27(u + v)^3 - 1713(u + v) - 2413 = 0 ~</math>
 
Qui peut s'écrire :
 
:<math> 27(u^3 + v^3) + 3(71uvuv - 1711)(u + v) - 2413 = 0 ~</math>
 
Posons :
 
:<math> uv = \frac{171}{71}1 ~</math>
 
On obtient :
 
:<math> \left\{\begin{matrix} u^3 + v^3 = \frac{241}{27}3 \\ u^3v^3 = \frac{5000211}{357911}1 \end{matrix}\right. </math>
 
u{{exp|3}} et v{{exp|3}} sont donc racines de l'équation :
 
:<math> X^2 - \frac{241}{27}X3X + \frac{5000211}{357911}1 = 0 ~</math>
 
Qui a pour racine :
 
:<math> \left\{\begin{matrix} u^3 = \frac{12148813+\sqrt{4407121595655}}{2722142} \\ v^3 = \frac{12148813-\sqrt{4407121595655}}{2722142} \end{matrix}\right. </math>
 
Tout cela pour dire en fait que ''u'' a trois valeurs possibles qui sont :
 
:<math> u = \sqrt[3]{\frac{12148813+\sqrt{4407121595655}}{2722142}} \qquad ou \qquad u = j.\sqrt[3]{\frac{12148813+\sqrt{4407121595655}}{2722142}} \qquad ou \qquad u = j^2.\sqrt[3]{\frac{12148813+\sqrt{4407121595655}}{2722142}} ~</math>
 
et ''v'' a aussi trois valeurs possibles qui sont :
 
:<math> v = \sqrt[3]{\frac{12148813-\sqrt{4407121595655}}{2722142}} \qquad ou \qquad v = j.\sqrt[3]{\frac{12148813-\sqrt{4407121595655}}{2722142}} \qquad ou \qquad v = j^2.\sqrt[3]{\frac{12148813-\sqrt{4407121595655}}{2722142}} ~</math>
 
Nous devons ensuite en déduire ''x'' en ajoutant une valeur de ''u'' avec une valeur de ''v''.
Ligne 82 :
Nous devons choisir une valeur de ''u'' et une valeur de ''v'' vérifiant la relation posée plus haut :
 
:<math> uv = \frac{171}{71}1 ~</math>
 
Compte tenu du fait que ''j''{{exp|3}} = 1, nous accouplerons ''u'' et ''v'' de la façon suivante :
 
:<math> \left\{\begin{matrix} u = \sqrt[3]{\frac{12148813+\sqrt{4407121595655}}{2722142}} \\ v = \sqrt[3]{\frac{12148813-\sqrt{4407121595655}}{2722142}} \end{matrix}\right.\qquad ou \qquad \left\{\begin{matrix} u = j.\sqrt[3]{\frac{12148813+\sqrt{4407121595655}}{2722142}} \\ v = j^2.\sqrt[3]{\frac{12148813-\sqrt{4407121595655}}{2722142}} \end{matrix}\right.\qquad ou \qquad \left\{\begin{matrix} u = j^2.\sqrt[3]{\frac{12148813+\sqrt{4407121595655}}{2722142}} \\ v = j.\sqrt[3]{\frac{12148813-\sqrt{4407121595655}}{2722142}} \end{matrix}\right. </math>
 
Comme ''xz'' = ''u'' + ''v'', nous en déduisons bien trois racines pourvaleurs notrepouz équationz qui sont :
 
<math> z_1 = \sqrt[3]{\frac{3+\sqrt{5}}{2}} + \sqrt[3]{\frac{3-\sqrt{5}}{2}}~</math>
 
<math> z_2 = j.\sqrt[3]{\frac{3+\sqrt{5}}{2}} + j^2.\sqrt[3]{\frac{3-\sqrt{5}}{2}}~</math>
 
<math> z_3 = j^2.\sqrt[3]{\frac{3+\sqrt{5}}{2}} + j.\sqrt[3]{\frac{3-\sqrt{5}}{2}}~</math>
 
En reportant les trois valeurs de z dans la relation :
 
:<math> x = z + 1 ~</math>
 
Nous en déduisons finalement :
 
{{Cadre simple
|contenu=
<math> x_1 = \sqrt[3]{\frac{12148813+\sqrt{4407121595655}}{2722142}} + \sqrt[3]{\frac{12148813-\sqrt{4407121595655}}{2722142}}+1~</math>
 
<math> x_2 = j.\sqrt[3]{\frac{12148813+\sqrt{4407121595655}}{2722142}} + j^2.\sqrt[3]{\frac{12148813-\sqrt{4407121595655}}{2722142}}+1~</math>
 
<math> x_3 = j^2.\sqrt[3]{\frac{12148813+\sqrt{4407121595655}}{2722142}} + j.\sqrt[3]{\frac{12148813-\sqrt{4407121595655}}{2722142}}+1~</math>
}}