Криптовалюта Cardano (Кардано) обзор, покупка майнинг ADA

Схема метода Кардано

Целью данного раздела является вывод формулы Кардано для решения уравнений третьей степени (кубических уравнений)

a0x3 + a1x2 + + a2x + a3= 0, (1)

где a0, a1, a2, a3 – произвольные вещественные числа,

Вывод формулы Кардано состоит из двух этапов.

На первом этапе кубические уравнения вида (1) приводятся к кубическим уравнениям, у которых отсутствует член со второй степенью неизвестного. Такие кубические уравнения называют трёхчленными кубическими уравнениями.

На втором этапе трёхчленные кубические уравнения решаются при помощи сведения их к квадратным уравнениям.

Что такое Кардано?

Это контрактная смарт-платформа наподобие блокчейна Ethereum с акцентом на безопасность благодаря многоуровневой архитектуре. Это первый проект на базе блокчейна, который использует в качестве основы аспекты научной философии и основан на рецензируемых академических исследованиях.

При его создании учитывались не только потребности пользователей, но и регуляторов. Они пытаются найти «золотую» середину, которая уравновесит принципы конфиденциальности с необходимостью регулирования и децентрализацией блочной технологии.

Еще одной уникальной особенностью платформы является тот факт, что она использует язык программирования Haskell, обладающий высокой степенью отказоустойчивости. С относительно неизвестным будущим и сложностью систем на основе блокчейна гибкость проектов имеет решающее значение. Почти невозможно делать прогноз о том, как поведет себя систем в будущем, поэтом наличие надежного языка программирования имеет важное значение.

Приведение кубических уравнений к трехчленному виду

Разделим уравнение (1) на старший коэффициент a0 . Тогда оно примет вид

x3 + ax2 + bx + c = 0, (2)

где a, b, c – произвольные вещественные числа.

Заменим в уравнении (2) переменную x на новую переменную y по формуле:

(3)

Тогда, поскольку

то уравнение (2) примет вид

В результате уравнение (2) примет вид

(4)

Если ввести обозначения

то уравнение (4) примет вид

y3 + py + q= 0, (5)

где p, q – вещественные числа.

Уравнения вида (5) и являются трёхчленными кубическими уравнениями, у которых отсутствует член со второй степенью неизвестного.

Первый этап вывода формулы Кардано завершён.

Пример решения кубического уравнения

Пример . Решить уравнение

x 3 – 6x 2 – 6x – 2 = 0. (13)

Решение . Сначала приведем уравнение (13) к трехчленному виду. Для этого в соответствии с формулой (3) сделаем в уравнении (13) замену

x = y + 2. (14)

Следовательно, уравнение (13) принимает вид

y 3 – 18y – 30 = 0. (15)

Теперь в соответствии с формулой (6) сделаем в уравнении (15) еще одну замену

(16)

то уравнение (15) примет вид

(17)

Далее из (17) получаем:

Отсюда по формуле (16) получаем:

Заметим, что такое же, как и в формуле (18), значение получилось бы, если бы мы использовали формулу

или использовали формулу

Далее из равенства (18) в соответствии с (14) получаем:

Таким образом, мы нашли у уравнения (13) вещественный корень

Замечание 1 . У уравнения (13) других вещественных корней нет.

Формула Кардано

Решение уравнения (8) имеет вид:

В соответствии с (6), отсюда вытекает, что уравнение (5) имеет два решения:

(9)

В развернутой форме эти решения записываются так:

(10)
(11)

Покажем, что, несмотря на кажущиеся различия, решения (10) и (11) совпадают.

Действительно,

С другой стороны,

Таким образом,

и для решения уравнения (5) мы получили формулу

(12)

которая и называется «Формула Кардано».

Замечание. Поскольку у каждого комплексного числа, отличного от нуля, существуют три различных кубических корня, то, для того, чтобы избежать ошибок при решении кубических уравнений в области комплексных чисел, рекомендуется использовать формулу Кардано в виде (10) или (11).

Кардано, Джироламо

(1501-1576) итальянский математик, философ и врач

Джироламо Кардано родился в городе Павия, расположенном недалеко от Милана. Отец его, Фацио Кардано, доктор права и медицины, был хорошо известен в Милане как человек ученый. Мать, Клара Мичери, была дочерью математика Джакомо Мичери.

Джироламо был их внебрачным сыном. В детстве мальчик часто болел, вероятно, от постоянных побоев. Ему доставалось от всех — от отца, который часто брался за плеть, от матери, которая считала его позором, исчадием ада, и тетки Маргариты. Позже он напишет сочинение «О моей жизни». Эта книга выйдет после смерти Кардано, будет много раз переиздаваться на итальянском, английском, немецком, французском языках, а в 1936 году выйдет на русском языке.

Отец обучил Джироламо чтению и письму, арифметике, геометрии и астрологии, в двенадцать лет мальчик прочитал шесть первых книг «Начал» Евклида. Беседуя с сыном, рассказывая увлекательные истории, Фацио произносил латинские изречения, и Джироламо усваивал латынь. В дальнейшем вера в чудеса, в наличие сверхъестественных сил, в существование демонов будет удивительным образом сочетаться в Джироламо Кардано с глубочайшими научными познаниями. Гром и молния повергали его в состояние ужаса, он верил в предсказания астрологов и в будущем написал несколько книг по астрологии, составил множество гороскопов, из них сохранится и дойдет до наших дней около пятисот.

В пятнадцать лет Джироламо Кардано создал свое первое сочинение математического плана — «Об измерении положения тел», о том, как найти расстояние между звездами по их широте и долготе. Усваивая от отца знания «на ходу», когда тот ходил по своим делам, Джироламо знал больше, чем его сверстники, прилежно посещавшие школу, его знания были прочными, так как они не были формальными. Но юноша понимал, что знаний недостаточно, нужно поступать в университет.

Став студентом университета в Павии, на третьем курсе Джироламо стал заменять преподавателей, читая лекции по диалектике и геометрии. Затем он продолжает образование на медицинском факультете Падуанского университета. Помимо успехов в учебе он прославился своим участием в диспутах. Видимо, Джироламо был прекрасным психологом, потому что всегда находил у оппонентов уязвимые места. Его аргументы были и точны, и резки, они разили, как стрелы. В споре он мог использовать и непристойные выражения. Его боялись и студенты, и профессора, недаром Джироламо Кардано говорил: «…я был настолько едок в диспутах, что все удивлялись этой моей способности, но избегали ее испытывать на себе».

Наконец двадцатичетырехлетний Кардано становится доктором медицины, практикует в небольшом городке Сак-ко, в трех часах ходьбы от Падуи. В Сакко он ведет легкую и беззаботную жизнь, наука на время забыта. Горячий нрав Джироламо и карточный азарт известны в небольшом городке: «…когда я заметил, что карты крапленые, я выхватил кинжал и нанес ему, хотя и не тяжелую, рану в лицо».

Врачебная практика не приносит достаточных средств, заработок скудный и носит случайный характер. Карты и попойки уносят последние деньги. Джироламо Кардано хочет вернуться в Милан. Но миланская коллегия врачей отказывает ему, как незаконнорожденному. В это время в его жизни происходит важное событие: он женится на Лючии, дочери Альтобелло Бандарени, хозяина гостиницы. Тридцатилетний Джироламо Кардано, взяв в жены пятнадцатилетнюю девушку, решил сделать красивый жест и отказался от приданого. Это был эффектный жест, но не более, так как прокормить семью молодой врач не мог.

Джироламо Кардано решил, что из Сакко нужно уезжать, поскольку поиски пациентов не дают результатов. Он врач без пациентов, пишет книги, однако ни одна из них не напечатана. Но не таков Кардано, он верит, что поднимется, он несгибаем.

И наконец появилась хоть какая-то работа: он читает лекции по астрономии и геометрии, географии и архитектуре в школе для бедняков. Пришел и первый медицинский успех. Ему удается вылечить Франческо Гадди, каноника ордена св. Августина, у которого было кожное заболевание. У Кардано появляются знатные и богатые покровители. В семье заводятся кое-какие деньги, и он снимает дом, где живет со своей семьей и с нянькой для сына Джамбаттисты, слугой и мальчиком-учеником.

О себе Кардано писал так: «…я среднего роста, узкогрудый, короткие ноги, шея длинная, длинная и тонкая, нижняя губа толстая, слегка отвисает, волевой раздвоенный подбородок, широкий лоб и черные волосы, глаза маленькие, голос низкий и неприятный, продолговатое светло-розовое лицо, торчащее адамово яблоко».

1536-ой год принес Джироламо рождение дочери, ее назвали Кларой в честь матери Кардано.

У него появляется еще один покровитель — Франциско Сфондрато, сенатор, советник императора Карла V и Папы Павла II. Прием в миланскую коллегию врачей состоялся, так как Сфондрато был ее попечителем. Тем временем Кардано работает над «Практикой общей арифметики и простых измерений». Книга вышла в 1539 году и принесла автору славу математика. Как обычно, Джироламо Кардано работает над тремя-четырьмя трактатами одновременно, и вот он выпускает сразу труды «О бессмертии» и «Об утешении», посвященный темам морали. Говорят, что именно его держал в руке Гамлет, когда произносил известный монолог «Слова, слова…».

Вскоре по протекции сенатора Сфондрато Кардано приглашают в Павийский университет, где есть вакансия профессора практической медицины. Жизнь его стала спокойной и размеренной, не нужно гоняться за каждым дукатом: утром он читает лекции, затем обедает, гуляет, музицирует или… отправляется удить рыбу. Все вечера он посвящает научной работе. В это время выходит книга, которая его прославила, — «Великое искусство, или о правилах алгебры». Теперь звезда Джироламо Кардано взошла. Отныне его имя связывают с решением кубических уравнений. Формула решения кубического уравнения, которая вошла в историю как «формула Кардано», была опубликована в этой книге. Правда, есть сведения, что ее настоящим автором был талантливый математик-самоучка Никколо Тарталья из Венеции. Может быть, «формулу Кардано» было бы правильнее называть формулой Сципиона дель Ферро, профессора математики из Болоньи, Никколо Тартальи, математика из Венеции, и великого Джироламо Кардано, миланца.

Следует отметить, что его привлекали и вопросы механики, теории рычагов. Карданный механизм, карданная передача в автомобиле — это дань памяти великому ученому, проявившему себя и в этой области.

В 1546 году на 31-ом году жизни умирает его жена Лючия. Годы лишений и нужды сделали свое дело. Надежда на лучшую жизнь так и ушла с ней в могилу.

Известность Джироламо Кардано открывает перед ним двери университетов. Слава лучшего врача Европы, его необыкновенная образованность признаны всеми во время его трехсотдневного путешествия. Лондон и Париж были покорены, короли и архиепископы сочли за честь принимать великого врача, математика, философа.

Несчастья Джироламо Кардано начались с его семьи, Сын Джамбаттиста женился на Брандонии Серони, которая не придерживалась строгих нравственных правил. Ей и ее родителям не давали покоя якобы баснословные заработки Джироламо Кардано, который, в свою очередь, сказал: «Рассчитывайте только на себя». Истеричная Брандония бросила в лицо Джамбаттисты, что он не отец их детей. Этол была последняя капля. Раздобыв яд, Джамбаттиста подсыпал его в торт. Он был признан виновным в умышленном убийстве жены, и ему отрубили голову. Для Кардано это был тяжелый удар. «Я беден, болен и стар. Неправдою я лишился моего лучшего сына, моей самой большой надежды, юноши, который более, чем кто-либо, был дорог мне».

Его приглашают работать в университет города Болонья, один из самых знаменитых в мире. Лекции Джирола-мо Кардано пользуются большим успехом, здесь и импровизация, и логика, с годами речь его стала прозрачной, и это завораживало, студенты были просто в восторге. Одновременно Кардано продолжает много писать, у него энциклопедический подход ко всему, он собирает и систематизирует знания в различных областях. Например, пишет трактат «Об игре в кости», где собрал сведения о различных играх, в том числе шахматах и картах. У Кардано свой, научный подход к играм, который приводит его к вероятностным представлениям, т.е. к попыткам предсказать результат случайного явления.

Кардано очень гордился, что его избрали почетным гражданином Болоньи, и одну из своих книг подписал так: «Иеронимус Карданус, миланец, болонский гражданин».

Младший сын Джироламо Кардано, Альдо, не пошел по стопам отца, а покатился по дурной дороге, не помогали никакие уговоры и угрозы. Сын стал преступником. Воровская компания вместе с Альдо грабит дом его отца, угрожает убить Джироламо и поджечь его дом. Альдо арестован и приговорен к пожизненному заключению. Но Кардано идет просить за сына.

Тюрьма не обошла и самого Джироламо. Происки врагов имели результатом два месяца тюремного заключения и затем 86 дней домашнего ареста, конфискацию имущества, наложение запрета на преподавание и издание книг. Какое более суровое наказание можно придумать великому ученому, старому человеку, разбитому горем утраты?

Высокопоставленные друзья Джироламо Кардано советуют ему переехать из Болоньи в Рим. В Риме, в доме около церкви Санта-Мария-да-Монте-Серрато, он жил с внуком Фацио и учеником Пиццио на пенсию, полученную от Папы, таким образом получив от него покровительство. Опасаясь преследований инквизиции, он сжигает 120 рукописей, найдя в них возможные отклонения от церковных догматов.

В чужом, холодном вечном городе впал в безумие и умер одинокий и забытый Джироламо Кардано.

Решение кубических уравнений по формуле Кардано

Нахождение кубических корней возможно при помощи формулы Кардано. При A 0 x 3 + A 1 x 2 + A 2 x + A 3 = 0 необходимо найти B 1 = A 1 A 0 , B 2 = A 2 A 0 , B 3 = A 3 A 0 .

После чего p = – B 1 2 3 + B 2 и q = 2 B 1 3 27 – B 1 B 2 3 + B 3 .

Полученные p и q в формулу Кардано. Получим, что

y = – q 2 + q 2 4 + p 3 27 3 + – q 2 – q 2 4 + p 3 27 3

Подбор кубических корней должен удовлетворять на выходе значению – p 3 . Тогда корни исходного уравнения x = y – B 1 3 . Рассмотрим решение предыдущего примера, используя формулу Кардано.

Найти корни заданного уравнения 2 x 3 – 11 x 2 + 12 x + 9 = 0 .

Решение

Видно, что A 0 = 2 , A 1 = – 11 , A 2 = 12 , A 3 = 9 .

Необходимо найти B 1 = A 1 A 0 = – 11 2 , B 2 = A 2 A 0 = 12 2 = 6 , B 3 = A 3 A 0 = 9 2 .

Отсюда следует, что

p = – B 1 2 3 + B 2 = – – 11 2 2 3 + 6 = – 121 12 + 6 = – 49 12 q = 2 B 1 3 27 – B 1 B 2 3 + B 3 = 2 · – 11 2 3 27 – – 11 2 · 6 3 + 9 2 = 343 108

Производим подстановку в формулу Кордано и получим

y = – q 2 + q 2 4 + p 3 27 3 + – q 2 – – q 2 4 + p 3 27 3 = = – 343 216 + 343 2 4 · 108 2 – 49 3 27 · 12 3 3 + – 343 216 – 343 2 4 · 108 2 – 49 3 27 · 12 3 3 = = – 343 216 3 + – 343 216 3

– 343 216 3 имеет три значения. Рассмотрим их ниже.

– 343 216 3 = 7 6 cos π + 2 π · k 3 + i · sin π + 2 π · k 3 , k = 0 , 1 , 2

Если k = 0 , тогда – 343 216 3 = 7 6 cos π 3 + i · sin π 3 = 7 6 1 2 + i · 3 2

Если k = 1 , тогда – 343 216 3 = 7 6 cosπ + i · sinπ = – 7 6

Если k = 2 , тогда – 343 216 3 = 7 6 cos 5 π 3 + i · sin 5 π 3 = 7 6 1 2 – i · 3 2

Необходимо произвести разбиение по парам, тогда получим – p 3 = 49 36 .

Тогда получим пары: 7 6 1 2 + i · 3 2 и 7 6 1 2 – i · 3 2 , – 7 6 и – 7 6 , 7 6 1 2 – i · 3 2 и 7 6 1 2 + i · 3 2 .

Преобразуем при помощи формулы Кордано:

y 1 = – 343 216 3 + – 343 216 3 = = 7 6 1 2 + i · 3 2 + 7 6 1 2 – i · 3 2 = 7 6 1 4 + 3 4 = 7 6 y 2 = – 343 216 3 + – 343 216 3 = – 7 6 + – 7 6 = – 14 6 y 3 = – 343 216 3 + – 343 216 3 = = 7 6 1 2 – i · 3 2 + 7 6 1 2 + i · 3 2 = 7 6 1 4 + 3 4 = 7 6

x 1 = y 1 – B 1 3 = 7 6 + 11 6 = 3 x 2 = y 2 – B 1 3 = – 14 6 + 11 6 = – 1 2 x 3 = y 3 – B 1 3 = 7 6 + 11 6 = 3

Ответ: x 1 = – 1 2 , x 2 , 3 = 3

При решении кубических уравнений можно встретить сведение к решению уравнений 4 степени методом Феррари.


Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий