01.13 一元三次方程的解法史,情節算得上是一部宮廷劇

一元三次方程的解法史,情節算得上是一部宮廷劇

提到一元二次方程,相信很多人都非常熟悉,它應該可以算是最為人熟知的數學知識內容之一。人類在很早以前就學會了解一元二次方程的方法,如大約在公元前480年,古代中國人已經學會使用配方法去求得一元二次方程的正根,不過,很可惜的是沒有進一步提出通用的求解方法。

雖然很早就學會和掌握解一元二次方程的方法,但人類對解一元三次方程的研究,其過程就顯得異常艱難,進展非常緩慢。如在古代中國、古希臘、古印度等地的數學家,在學會解一元二次方程之後,都努力嘗試去解一元三次方程,雖然這些數學家都發現了幾種解一元三次方程的方法,但都僅僅只是能夠解一些特殊形式的一元三次方程,並不適用於一般形式的一元三次方程。

直到16世紀的歐洲,一位意大利的數學家在一場公開的數學較量中,使用“獨門秘籍”戰勝對手,人們看到解一元三次方程的希望,這是人類歷史上第一次有人能解開一元三次方程。

此人就是意大利的數學家尼柯洛▪馮塔納,他出身貧寒,少年喪父,家中也沒有條件供他念書,但是他通過艱苦的努力,終於自學成才,成為16世紀意大利最有成就的學者之一。

一元三次方程的解法史,情節算得上是一部宮廷劇

馮塔納

在1512年,馮塔納在一次戰亂中被一法國兵用刀砍傷臉部,頭部口舌多處受傷,雖然僥倖得以活命,卻留下了口吃的後遺症,於是大家就稱呼他為“塔塔利亞”,這個綽號在意大利語裡就是“口吃者”的意思。

雖然遭遇不幸,但並沒有妨礙這位天才少年通過自學的方式,使其在數學上獲得了極高的成就。

經過多年的潛心探索和研究,馮塔納終於找到了解一元三次方程一般形式的求根方法。在數學對抗比賽中,馮塔納利用自己解一元三次方程的方法,僅僅只用了兩個小時的時間,就輕而易舉地解出了對方的所有題目,而對方卻無法解出他所給出的題目。

就這樣,馮塔納以30:0的戰績大獲全勝,這次巨大的勝利也為其帶來至高榮譽,可以說馮塔納一夜之間紅遍歐洲。此時,如果馮塔納願意將解一元三次方程的方法公之於眾,那麼他的名字將會以更加輝煌的方式載入史冊。

很可惜,雖然馮塔納在一系列的數學比賽中大獲全勝,但他又不公開方法,自然會引起一些有心人的關注,如意大利的卡爾達諾,就是其中一位。

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卡爾達諾

卡爾達諾(或叫卡爾丹諾)是一位意大利數學家、醫學家、物理學家。卡爾達諾的本行是醫生,並且是一位在醫學領域獲得極大成就的醫生,但他的才華並沒有侷限於此,在各種領域裡都顯示出自己的天賦,數學就是其中一個領域。

​卡爾達諾之前對一元三次方程求解問題,也進行過長時間的探索和研究,但一直都沒有取得進展。因此,當卡爾達諾知道馮塔納有解一元三次方程的方法之後,他就迫不及待向馮塔納求教方法,但都被馮塔納拒絕。

雖然卡爾達諾屢次遭到拒絕,但他極為執著,通過各種方式向馮塔納求教方法。或許是馮塔納過於自信,認為世間沒有人能看懂他的方法,就用一種及其隱晦的語言,把解一元三次方程的解法變相告訴給了卡爾達諾,並讓卡爾達諾發誓不洩露出去。

不過,馮塔納低估了卡爾達諾在數學方面的天賦,卡爾達諾通過解一元三次方程的對比實踐,很快就徹底破解了馮塔納的秘密。

卡爾達諾在完全破解一元三次方程的解題方法後,並沒有遵守諾言。在1545年,卡爾達諾出版了《大術》一書,並將三次方程解法公諸於眾,但並未提到馮塔納的名字,從而使自己在數學界名聲鵲起。

一元三次方程的解法史,情節算得上是一部宮廷劇

不出意外,卡爾達諾的行為大大激怒了馮塔納。

在1546年,馮塔納在《各式各樣的問題與發明》一書中嚴斥卡爾達諾的失信和偷竊行為,於是一場爭吵無可避免地發生在他們之間。

隨著學術著作《大法》在歐洲的出版發行,人們才瞭解到一元三次方程的一般求解方法。由於世界上第一個發表一元三次方程求根公式的人確實是卡爾達諾,因此世人就把這種求解方法稱為“卡爾丹諾公式”。

值得一提,雖然卡爾達諾剽竊了馮塔納的方法,其中也包含著卡爾達諾自己獨特的創造和見解,並不是全部照抄。

一些人認為卡爾達諾剽竊他人的學術成果,據為已有,這一行為對於數學史來說是一項恥辱。不過,也有人認為馮塔納私心太重,堅持不公開研究成果的態度,即使沒有卡爾達諾從中剽竊,遲早也會有其他數學家發現解一元三次方程的方法,並公之於眾。


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