形如y=ax4+bx3+cx2+dx+e(a≠0,b,c,d,e为常数)的函数叫做四次函数。四次函数的图像成一般W形。
方程解法
一元四次方程与四次函数的关系
在数学中,
一元四次方程是令四次函数等于零的结果,这是因为:
假定y=ax4+bx3+cx2+dx+e为
目标函数令y=0
则ax4+bx3+cx2+dx+e=0 (1)
(1)正好是一个一元四次方程。
代数基本定理告诉我们,一个一元四次方程总有四个解(根)。它们可能是复数,也可能存在两个以上的根相等的情况。具体情况如下:
费拉里法
一元四次方程方程两边同时除以最高次项的系数可得 x4+bx3+cx2+dx+e=0 (1)
移项可得 x4+bx3=-cx2-dx-e (2)
两边同时加上,可将(2)式左边配成完全平方式,
方程成为 (x2+0.5bx)2=(0.25b2-c)x2-dx-e (3)
在(3)式两边同时加上(x2+0.5bx)y+0.25y2
可得 [(x2+0.5bx)+0.5y]2= (0.25b2-c+y)x2+(0.5by-d)x+0.25y2-e (4)
(4)式中的y是一个参数。当(4)式中的x为原方程的根时,不论y取什么值,(4)式都应成立。
特别,如果所取的y值使(4)式右边关于x的二次
三项式也能变成一个完全平方式,则对(4)对两边同时开方可以得到次数较低的方程。 为了使(4)式右边关于x的二次三项式也能变成一个完全平方式,只需使它的
判别式变成0,即(0.5by-d)2-4(0.25b2-c+y)(0.25y2-e)=0 (5)
这是关于y的
一元三次方程,可以通过
塔塔利亚公式来求出y应取的实数值。
把由(5)式求出的y值代入(4)式后,(4)式的两边都成为完全平方,两边开方,可以得到两个关于x的
一元二次方程。
解这两个一元二次方程,就可以得出原方程的四个根。
先将一元四次方程化为x4+bx3+cx2+dx+e=0
2x2+(b+M)x+2(y+N/M)=0
2x2+(b-M)x+2(y-N/M)=0
其中
M=;N=by-d,(M≠0)
y是一元三次方程8y3-4cy2-(8e-2bd)y-e(b2-4c)-d2=0的任一
实根。
待定系数法
先将一元四次方程化为x4+ax3+bx2+cx+d=0的形式。
令x=y-a/4 整理后得到y4+py2+qy+r=0 (1)
设y4+py2+qy+r=(y2+ky+t)(y2-ky+m)=y4+(t+m-k2)y2+k(m-t)y+tm
比较dy对应项系数,得t+m-k2=p,k(m-t)=q,tm=r
设k≠0,把t和m当作未知数,解前两个方程,得t=(k3+pk-q)/(2k),m=(k3+pk+q)/(2k)
再代入第三个方程,得[(k3+pk)2-q2]/(4k2)=r 。即k6+2pk4+(p2-4r)k2-q2=0
解这个方程,设k0是它的任意一根,t0和m0是k=k0时t和m的值那么方程(1)就成为
(y2+k0y+t0)(y2-k0y+m0)=0
解方程y2+k0y+t0=0和y2-k0y+m0=0就可以得出方程(1)的四个根,各根加上-a/4就可以得出原方程的四个根。
函数图像
一般来说,四次函数的图像并不都像
二次函数那样的
抛物线,也不多是
三次函数的回归性抛物线,而是一种全新的非常规曲线,当然,具体的图像要根据
函数解析式得出,待定系数法是求
解析式的通用方法。画图时注意用平滑曲线连接。
函数情况
一般情况:
自然,人们为了找到这些根做了许多努力。就像其它多项式,有时可能对一个
四次方程分解出因式,但更多的时候这样的工作是极困难的,尤其是当根是无理数或复数时,因此找到一个通式解法或
运算法则 (就像,
二次方程那样,能解所有的
一元二次方程)是很有用的。
经过了许多努力,这个公式确实发现quartics——但是,自那以后已经证明(由Evariste Galois),这种方式quartics走入死胡同,highest-
degree;它们是
多项式方程,其根源可以用公式用有限数目的
算术运算和最后的根。从quintics,你需要更强大的方法解决代数如果出现全面阐释下寻求等变性质的
五次方程。给错综复杂的四次方公式(见下面),他们不经常使用。如果只有真正的理性的根是需要的,它们能被发现(就如同在任何程度上)为
多项式通过反复试验,使用Ruffini的规则(只要所有的
多项式系数是理性的)。在现代的计算机,此外,良好的数值近似根可迅速为通过
牛顿法。