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第8节 以n =19为例,运算可以简化为求解两个三次方程和一个二次方程

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第1个例子 :n =19。因为n -1=3×3×2,求根Ω 就化归为解两个三次方程和一个二次方程。这个例子更加容易理解,因为大部分必要的运算都已经在上面讨论过了。如果我们取2作为原根g ,那么它的各次方幂就有下面的最小剩余(指数在第1行,剩余在第2行)

根据条目344和345,我们可以轻松地推导出Ω 中所有的根在3个周期(每个周期含6个项) 中的分布,这3个周期各自又可以划分为3个周期(每个周期含2个项) :

其根是和(6,1),(6,2),(6,4)的方程(A )就是x 3 +x 2 -6x -7=0,其中一个根是-1.221 876 162 3。如果我们取这个根作为(6,1),就可得

(6,2)=4-(6,1)2 =2.507 018 644 1

(6,4)=-5-(6,1)+(6,1)2 =-2.285 142 481 8

因此,如果替换在条目348中的值,函数X 就分解为3个六次因式。

其根是和(2,1),(2,7),(2,8)的方程(B )就是

x 3 -(6,1)x 2 +[(6,1)+(6,4)]x -2-(6,2)=0

也即

x 3 +1.221 876 162 3x 2 -3.507 018 644 1x -4.507 018 644 1=0

其中一个根是-1.354 563 143 3,我们取它作为(2,1)。根据条目346中的方法,我们求出以下等式[为了简洁,我们用q 表示(2,1) ]。

对于这种情况,下面的方法比条目346中的方法更加方便。假设

就得

因而

并且一般地

因而

因此,如果 =cos ω ,我们就得到(2,2)=2cos 2ω ,(2,3)=2cos 3ω ,…,并且从已知的关于各倍角的余弦关系式,我们可以推出和上面相同的公式。现在,由这些公式我们推出以下的数值

(2,2)=-0.161 586 909  (2,6)=0.490 970 974 3

(2,3)=1.578 281 018 8  (2,7)=-1.758 947 502 4

(2,4)=-1.972 722 606 8 (2,8)=1.891 634 483 4

(2,5)=1.093 896 316 2  (2,9)=-0.803 390 849 3

(2,7),(2,8)的值也可以由方程(B )求出,它们是方程(B )的剩下2个根。至于哪个根是(2,7),哪个根是(2,8)的问题,可以按照上面给出的公式做近似计算,或者通过正弦表解决。粗略地查看正弦表我们发现,如果令 ,那么(2,1)=2cos ω ,因而可得(2,7)= ,以及(2,8)= 。类似地,我们还可以通过方程

x 3 -(6,2)x 2 +[(6,1)+(6,2)]x -2-(6,4)=0

求出和(2,2),(2,3),(2,5)它们是这个方程的根。至于哪一个根对应于哪一个和,可以按照和之前完全相同的方式解决。最后,可以通过公式

x 3 -(6,4)x 2 +[(6,2)+(6,4)]x -2-(6,1)=0

求出和(2,4),(2,6),(2,9)。

[1]和[18]是方程x 2 -(2,1)x +1=0的根。其中一个根为

另一个根为

它们的数值就是

-0.677 281 571 6 ± 0.735 723 910 7i

剩下的16个根可以通过计算其中一个根的方幂,或通过解另外8个类似的方程得到。在使用第2个方法时,为了确定哪个根的虚部取正号,哪个根的虚部取负号,我们可以使用正弦表,或者用在下面的例子中介绍的方法。用后面这种方法我们可以求出以下值,其中,±的上层符号对应第1个根,±的下层符号对应第2个根

[1]和[18]=-0.677 281 571 6 ± 0.735 723 910 7i

[2]和[17]=-0.082 579 345 5 0.996 584 493 0i

[3]和[16]=0.789 140 509 4 ±0.614 594 590 3i

[4]和[15]=-0.986 361 303 4 ±0.164 594 590 3i

[5]和[14]=0.546 948 158 1 0.837 166 478 3i

[6]和[13]=0.245 485 487 1 ± 0.969 400 265 9i

[7]和[12]=-0.879 473 751 2 0.475 947 393 0i

[8]和[11]=0.945 817 241 7 0.324 699 469 2i

[9]和[10]=-0.401 695 424 7 ± 0.915 773 326 7i

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