角の3等分によって解ける3次方程式
「3次方程式x^3+px+q=0のカルダノ(タルターリャ)の公式で、3乗根に複素数が出てくる場合でも角の3等分をつかって、方程式の解を作図できる。」の解説で3点ほどわからないところがあるので質問します。
cosxが作図できたら、その右端から垂線をひき、左端を中心とし半径1の円を描き垂線との交点をとれば、∠xが作図できることから、角の3等分ができるということは、cos(3y)が与えられたときcos(y)が作図できることである。
コサインの3倍角の公式をつかえば、
cosx=tと置いて、cos(3x)=4t^3-3t、-1<cos(3x)<1なので-1≦A≦1おくとき、3次方程式を4t^3-3t=Aという形に変換し、これを満たすtが求まれば角の3等分ができたということ。カルダノ変換によって与えられた3次方程式は、x^3+px+q=0のかたちになる。x=aX(a≠0)と置き換えるとa^3X^3+apX=-qとなる。
このときa^3:ap=4:-3、4ap=-3a^3が条件になる。ここが1つ目のわからないところです。a^3=4より(3√aでaの3乗根を表します。)a=3√4,3√4p=-3としてはいけない理由がわかりません。
本では続けて、4ap=-3a^3よりa(3a^2+4p)=0、a≠0より3a^2+4p=0、a=±√{(-4p)/3}=±2√{(-p)/3}となると思うのですが、2つの目のわからないところは、a=2√{(-p)/3}とaが正になっているところです。a^3=4よりa>0かどうか自信がもてません。
3つ目のわかないところは、a=2√{(-p)/3}(p<0)を代入して整理すると、
4X^3-3X={(3q)/(2p)}*√{3/(-p)}・・・(1)となるのですが、qをどうやってaやpであらわしたかわかりませんでした。ax^3+bx^2+cx+d=0から2次の項をけしていっても、定数項がa,b,c,dで複雑になりさっぱりわかりませんでした。
以上の3点をどなたか解説してくださいお願いします。
本の解説の続きは、(1)の右辺が-1と1の間にあればよいという条件から、カルダノの公式の平方根の中に入っている部分が0以下のとき、3次方程式は-1≦A≦1とおくとき、3次方程式を4t^3-3t=Aのかたちに変換できると書いてあります。
お礼
かなり、考え方が難しそうですので、 実験しながら、求めてみようと思います。 参考になりました。