一元三次方程的解法史,情節算得上是一部宮廷劇

2021-01-09 吳國平數學教育

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,一位義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。

此人就是義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世紀義大利最有成就的學者之一。

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」,這個綽號在義大利語裡就是「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,如義大利的卡爾達諾,就是其中一位。

卡爾達諾

卡爾達諾(或叫卡爾丹諾)是一位義大利數學家、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,但他的才華並沒有局限於此,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。

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,人們才了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。

相關焦點

  • 一元三次方程的解法的歷史
    人類很早就掌握了一元二次方程的解法,但是對一元三次方程的研究,則是進展緩慢。古代中國、希臘和印度等地的數學家,都曾努力研究過一元三次方程,但是他們所發明的幾種解法,都僅僅能夠解決特殊形式的三次方程,對一般形式的三次方程就不適用了。  在十六世紀的歐洲,隨著數學的發展,一元三次方程也有了固定的求解方法。在很多數學文獻上,把三次方程的求根公式稱為「卡爾丹諾公式」,這顯然是為了紀念世界上第一位發表一元三次方程求根公式的義大利數學家卡爾丹諾。
  • 一元三次方程的解/解一元四次方程
    解一元三次方程
  • 一元三次方程的故事
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