Para comodidade de leitura, reuno aqui as duas entradas publicadas em Maio sobre a resolução destas equações:
Equação cúbica
A forma canónica da equação cúbica ou do 3.º grau é
com
O método de resolução usual começa por transformá-la noutra, fazendo a substituição :
Dividindo por e ordenando o polinómio do lado esquerdo pelas potências decrescente de
, obtemos — se escolhermos
— uma nova equação cúbica (em ) à qual falta o termo do 2.º grau:
cujos coeficientes são:
e
Se exprimirmos a variável na soma de duas outras
a equação transforma-se em
Uma solução de é a dada pelo sistema em
e
Somos assim conduzidos ao problema de achar dois números e
dos quais se sabe a soma
e o produto
. Como é bem sabido esses números são as duas soluções
e
da equação auxiliar do 2.º grau:
De facto
e
Resolvendo-a determinamos
Nesta notação o discriminante é igual a
.
Consideremos, sem perda de generalidade, e
. Introduzindo
e
em
, obtemos a solução
:
ou seja
e uma solução da equação inicial
Conhecida a solução , podemos determinar as duas restantes
e
decompondo o polinómio do primeiro membro de
num produto de factores lineares:
ou
Os dois polinómios são equivantes se tiverem iguais coeficientes homólogos:
Novamente temos de determinar dois números e
dos quais se conhece a soma (
) e o produto (
). Para esse fim formamos a equação do 2.º grau:
que resolvida dá as soluções
As três soluções da equação em são então:
No caso do discriminante ser negativo, , convertemos os complexos conjugados
e
à forma trigonométrica
Os módulos são iguais:
e os argumentos são simétricos, sendo o de :
As três raízes cúbicas de e
são (
)
Obtemos, respectivamente, para ,
e
as três soluções da equação
:
e as da equação original :
Exemplos
1. Determine as soluções da equação
Os coeficientes são:
Pondo
a equação transforma-se em
uma vez que os seus coeficientes são
e
As suas soluções são , a que correspondem as da equação na forma canónica
2. Resolva
Agora temos
Como era de esperar a substituição é
e os coeficientes da equação em
são simplesmente os da equação inicial divididos por :
e
O discriminante é negativo
Assim, como :
Tentando diminuir os erros de cálculo, reparemos que o inteiro é uma solução. Se recalcularmos as outras duas, obtemos as soluções exactas:
e
3. Resolva a equação
Os coeficientes são:
Fazendo a substituição
obtém-se a equação
em que
e
Uma solução da equação em é dada pela fórmula resolvente
a que corresponde a solução da equação em :
As restantes soluções da equação em são
e, portanto, as da equação em são
—
Referência
Compêndio de Álgebra do 7.º ano do Liceu, 1963, de J. Sebastião e Silva e J. da Silva Paulo, págs. 217-218.
Equação quártica
A forma canónica da equação do 4.º grau ou quártica é:
com
À semelhança do que foi feito para a equação cúbica, faz-se a substituição :
Ordenando pelas potências decrescentes de fica:
Se dividirmos por e anularmos o termo em
, para o devemos fazer
obtemos a equação reduzida
sendo os seus coeficientes dados por
e
Um dos métodos de resolução é o que usa uma equação cúbica auxiliar e que descrevo de seguida. O outro é a factorização do 1.º membro da equação em dois factores do segundo grau.
Se somarmos e subtrairmos ao primeiro membro de
, por razões que se tornarão evidentes mais abaixo, obtemos a equação equivalente:
Desenvolvemos a parcela em factores lineares:
em que e
são as soluções da equação do 2.º grau
Assim se o discriminante
for nulo, o que significa que verifica a equação cúbica:
então
e
pelo que a equação se transforma em
Factorizando agora o primeiro membro ficamos com a equação:
cujas soluções são imediatas: as que anulam o primeiro factor verificam a equação do 2.º grau em :
e as que anulam o segundo verificam a equação do segundo grau em
As soluções da equação reduzida são as duas de
:
e as duas de :
em que é uma solução da equação cúbica auxiliar
que se repete
As soluções da equação do 4.º grau inicial são pois:
Exemplo: Resolva
Vemos que
,
,
,
e
Calculamos os coeficientes da equação reduzida
obtida pela substituição :
e
A equação cúbica auxiliar é, pois:
Determinação de uma solução real da equação cúbica: os seus coeficientes são
Nota: estas letras ,
,
, e
, embora iguais às utilizadas acima para designar os coeficientes da equação quadrática, aqui designam os coeficientes da cúbica.
Pondo
a equação cúbica transforma-se em
visto que
e
Uma solução da equação cúbica é:
As soluções da equação são então:
—
Referências
WolframMathWorld, Quartic Equation
Ask Dr. Math, What are the general solutions to cubic and quartic polynomial equations?
De facto.. isto ficaria muito bem no meu site calculadora.
Pode utilizar à vontade!
A questão será de tentar diminuir os erros de cálculo numérico. Há alguns anos li um artigo online que comparava diferentes métodos e diferentes fórmulas.
Obrigado pelo seu comentário.
Descubra que a matematica é facil so é dificil quando nao exercitas.
Já sabia a de tartaglia para terceiro grau
a alguns meses e agora to aprendendo a de quarto grau ta daora !
Segunda Solução :
Cubica : 2. Resolva $2x^3-22x-12=0$
$x^3-11x=6$
$x^4-11x^2=6x$, adiciona-se ambos os lados $9x^2+1$
$x^4-2x^2+1=9x^2-6x+1 \ \implies \ (x^2-1)^2-(3x+1)^2=0=(x^2+3x)(x^2-3x-2)$
Um grande abraço !