حل معادلة تكعيبية في الرياضيات
تعتبر المعادلات التكعيبية من المعادلات الرياضية الهامة والتي تظهر في العديد من التطبيقات العلمية والتقنية. وتتكون هذه المعادلات من ثلاثة أعضاء رئيسية وهي العدد المجهول (x) ومضاعفاته وقسط ثابت، ويمكن تمثيل المعادلة التكعيبية بالصيغة العامة التالية:
ax³ + bx² + cx + d = 0
حيث a، b، c، و d هي أعداد حقيقية أو مركبة، و a ≠ 0. ولحل هذه المعادلات، يمكن استخدام العديد من الطرق والأساليب المختلفة، وفيما يلي سوف نستعرض طريقة حل المعادلة التكعيبية باستخدام طريقة الكوبيك.
الخطوة الأولى لحل معادلة تكعيبية: تحويل المعادلة إلى صيغة مبسطة
يتم في هذه الخطوة تحويل المعادلة إلى صيغة مبسطة حتى يسهل حساب القيمة النهائية للعدد المجهول (x)، ويمكن تحويل المعادلة إلى صيغة مبسطة عن طريق ضرب جميع المعادلة بـ (1/a)، لتصبح الصيغة كالتالي:
x³ + (b/a)x² + (c/a)x + (d/a) = 0
الخطوة الثانية لحل معادلة تكعيبية: البحث عن الجذر الأول للمعادلة
يتم في هذه الخطوة البحث عن الجذر الأول للمعادلة باستخدام العلاقة التالية:
x1 = y - (b/3a)
حيث y هو الجذر الأول للمعادلة التي تحتوي على ثلاثة أعضاء فقط، ويتم حسابها باستخدام العلاقة التالية:
y³ + py + q = 0
حيث:
p = (3ac - b²) / 3a²
q = (2b³ - 9abc + 27a²d) / 27a³
الخطوة الثالثة لحل معادلة تكعيبية: حساب الجذرين المتبقيين
يتم في هذه الخطوة حساب الجذرين المتبقيين باستخدام العلاقة التالية:
x2 = (-1/2)(y + (Q/y) + (b/3a))
x3 = (-1/2)(y - (Q/y) + (b/3a))
حيث Q هو الجذر التربيعي للعبارة التالية:
Q = y² - 4(z/3)
ويتم حساب z باستخدام العلاقة التالية:
z = (3ac - b²) / 9a²
وبعد حساب الجذرين x2 و x3، يتم العثور على حلول المعادلة التكعيبية بواسطة العلاقة التالية:
x = x1 + x2 + x3
وبهذا تم حل المعادلة التكعيبية باستخدام طريقة الكوبيك. ومن المهم الإشارة إلى أن هذه الطريقة تعتبر من الطرق الحسابية المعقدة، وأنه يمكن استخدام طرق حل أخرى لحل المعادلات التكعيبية، مثل طريقة الجذور الحقيقية أو طريقة تحليل العوامل الأولية.