Equação cúbica

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Fórmula

Teorema de Scipione-Tartaglia

ax3+bx2+cx+d=0

Efetuando uma mudança de variável, da forma x = u + v, obtemos

a(u+v)3+b(u+v)2+c(u+v)+d=0

a(u3+3u2v+3uv2+v3)+b(u2+2uv+v2)+c(u+v)+d=0

au3+3au2v+3auv2+av3+bu2+2buv+bv2+cu+cv+d=0

au3+(3av+b)u2+(3av2+2bv+c)u+av3+bv2+cv+d=0

au3+(3av+b)u2+(3av2+2bv+c)u+((av+b)v+c)v+d=0

Neste passo tomamos o valor de v = b3a para anular o termo com 'u²'

au3+(3ab3a+b)u2+(3a(b3a)2+2bb3a+c)u+((ab3a+b)b3a+c)b3a+d=0

au3+(b23a2b23a+c)u+((b3+b)b3a+c)b3a+d=0

au3+(b23a+c)u+(2b3b3a+c)b3a+d=0

au3+(b23a+c)u+2b3(b3a)2bc3a+d=0

au3+(b23a+c)u+2b327a2bc3a+d=0

Agora substituímos o valor u = t + w

a(t+w)3+(b23a+c)(t+w)+2b327a2bc3a+d=0

a(t3+3t2w+3tw2+w3)+(b23a+c)t+(b23a+c)w+2b327a2bc3a+d=0

at3+3at2w+3atw2+aw3+(b23a+c)t+(b23a+c)w+2b327a2bc3a+d=0

at3+aw3+(3atw+(b23a+c))(t+w)+2b327a2bc3a+d=0

3atw=b23acat3+aw3=2b327a2+bc3ad

tw=b29a2c3at3+w3=2b327a3+bc3a2da

t=(b29a2c3a)1wt3+w3=2b327a3+bc3a2da

Substituindo t

((b29a2c3a)1w)3+w3=2b327a3+bc3a2da

(b29a2c3a)31w3+w3=2b327a3+bc3a2da

((b29a2c3a)31w3+w3)w3=(2b327a3+bc3a2da)w3

w6+(b29a2c3a)3=(2b327a3+bc3a2da)w3

w6(2b327a3+bc3a2da)w3+(c3a+b29a2)3=0

w6(2b327a3+bc3a2da)w3+(1(c3ab29a2))3=0

w6(2b327a3+bc3a2da)w3+(1)3(c3ab29a2)3=0

w6(2b327a3+bc3a2da)w3(c3ab29a2)3=0

w3=(2b327a3+bc3a2da)±(2b327a3+bc3a2da)2+4(c3ab29a2)32

w3=(2b327a3+bc3a2da)2±(2b327a3+bc3a2da)2+4(c3ab29a2)34

w3=(2b327a3+bc3a2da)12±(2b327a3+bc3a2da)214+4(c3ab29a2)314

w3=(b327a3+bc6a2d2a)±(2b327a3+bc3a2da)2(12)2+(c3ab29a2)3

w3=(b327a3+bc6a2d2a)±(2b327a3+bc3a2da(12))2+(c3ab29a2)3

w3=(b327a3+bc6a2d2a)±(b327a3+bc6a2d2a)2+(c3ab29a2)3

w=(b327a3+bc6a2d2a)±(b327a3+bc6a2d2a)2+(c3ab29a2)33

Substituímos o valor de w³ em:

t3+w3=2b327a3+bc3a2da

t3=2b327a3+bc3a2daw3

t3=2b327a3+bc3a2da(b327a3+bc6a2d2a)±(b327a3+bc6a2d2a)2+(c3ab29a2)3

t3=(2b327a3+b327a3+bc3a2bc6a2da+d2a)±(b327a3+bc6a2d2a)2+(c3ab29a2)3

t3=(b327a3+bc6a2d2a)±(b327a3+bc6a2d2a)2+(c3ab29a2)3

t=(b327a3+bc6a2d2a)±(b327a3+bc6a2d2a)2+(c3ab29a2)33

Sabendo que u = t + w e x = u + v, logo x = t + w + v, substituindo obtemos a fórmula de resolução da equação cúbica:

x=b3a+(b327a3+bc6a2d2a)±(b327a3+bc6a2d2a)2+(c3ab29a2)33+(b327a3+bc6a2d2a)±(b327a3+bc6a2d2a)2+(c3ab29a2)33

Ou ainda, fazendo algumas simplificações:

x=b3a+((2b327a3+bc3a2da)12)±((2b327a3+bc3a2da)12)2+((cab23a2)13)33+((2b327a3+bc3a2da)12)±((2b327a3+bc3a2da)12)2+((cab23a2)13)33

x=b3a+(2b327a3+bc3a2da)12±(2b327a3+bc3a2da)214+(cab23a2)31273+(2b327a3+bc3a2da)12±(2b327a3+bc3a2da)214+(cab23a2)31273

como há várias partes que se repetem na fórmula, para simplificar podemos fazer:

r=2b327a3+bc3a2das=cab23a2

x=b3a+r2±r24+s3273+r2±r24+s3273

ou ainda para obter a fórmula clássica fazemos:

q=2b327a3bc3a2+dap=cab23a2

x=b3a+q2±q24+p3273+q2±q24+p3273

para obter a fórmula clássica diretamente, fazemos:

w6(2b327a3+bc3a2da)w3(c3ab29a2)3=0

w6+(2b327a3bc3a2+da)w3(c3ab29a2)3=0

w3=(2b327a3bc3a2+da)±(2b327a3bc3a2+da)2+4(c3ab29a2)32

w3=(2b327a3bc3a2+da)2±(2b327a3bc3a2+da)2+4(c3ab29a2)34

w3=(2b327a3bc3a2+da)12±(2b327a3bc3a2+da)214+4(c3ab29a2)314

w3=(b327a3bc6a2+d2a)±(2b327a3bc3a2+da)2(12)2+(c3ab29a2)3

w3=(b327a3bc6a2+d2a)±(2b327a3bc3a2+da(12))2+(c3ab29a2)3

w3=(b327a3bc6a2+d2a)±(b327a3bc6a2+d2a)2+(c3ab29a2)3

w=(b327a3bc6a2+d2a)±(b327a3bc6a2+d2a)2+(c3ab29a2)33

Substituímos o valor de w³ em:

t3+w3=2b327a3+bc3a2da

t3=2b327a3+bc3a2daw3

t3=2b327a3+bc3a2da+(b327a3bc6a2+d2a)±(b327a3bc6a2+d2a)2+(c3ab29a2)3

t3=(2b327a3+b327a3+bc3a2bc6a2da+d2a)±(b327a3bc6a2+d2a)2+(c3ab29a2)3

t3=(b327a3+bc6a2d2a)±(b327a3bc6a2+d2a)2+(c3ab29a2)3

t=(b327a3+bc6a2d2a)±(b327a3bc6a2+d2a)2+(c3ab29a2)33

t=(b327a3bc6a2+d2a)±(b327a3bc6a2+d2a)2+(c3ab29a2)33

Sabendo que u = t + w e x = u + v, logo x = t + w + v, substituindo obtemos a fórmula de resolução da equação cúbica:

x=b3a+(b327a3bc6a2+d2a)±(b327a3bc6a2+d2a)2+(c3ab29a2)33+(b327a3bc6a2+d2a)±(b327a3bc6a2+d2a)2+(c3ab29a2)33

Ou ainda, fazendo algumas simplificações:

x=b3a+((2b327a3bc3a2+da)12)±((2b327a3bc3a2+da)12)2+((cab23a2)13)33+((2b327a3bc3a2+da)12)±((2b327a3bc3a2+da)12)2+((cab23a2)13)33

x=b3a+(2b327a3bc3a2+da)12±(2b327a3bc3a2+da)214+(cab23a2)31273+(2b327a3bc3a2+da)12±(2b327a3bc3a2+da)214+(cab23a2)31273

como há várias partes que se repetem na fórmula, para simplificar podemos fazer:

r=2b327a3+bc3a2das=cab23a2

x=b3a+r2±r24+s3273+r2±r24+s3273

ou ainda para obter a fórmula clássica fazemos:

q=2b327a3bc3a2+dap=cab23a2

x=b3a+q2±q24+p3273+q2±q24+p3273