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Équation du troisième degré : résoudre ax³ + bx² + cx + d = 0

Trouvez les racines réelles et complexes de toute équation du troisième degré par la méthode de Cardan, avec le discriminant et le nombre de racines réelles.

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Résultats

Nombre de racines réelles distinctes

3

Toutes les racines sont réelles

Racine x₁

3

Racine x₂ (partie réelle si complexe)
2
Racine x₃ (partie réelle si complexe)
1
Partie imaginaire de x₂ et x₃ (±)
0
Discriminant de l'équation réduite (q²/4 + p³/27)
-0,037037

Un défi célèbre de la Renaissance

Les scribes babyloniens savaient déjà résoudre les équations du second degré, mais l’équation du troisième degré ax³ + bx² + cx + d = 0 a résisté pendant des millénaires. Vers 1515, Scipione del Ferro, à Bologne, trouve une méthode qu’il garde secrète. Niccolò Tartaglia la redécouvre en 1535 et la confie à Jérôme Cardan, qui la publie en 1545 dans son Ars Magna. La querelle qui s’ensuit est l’une des plus célèbres de l’histoire des mathématiques.

La méthode de résolution

  1. Réduire l’équation. On pose x = t − b ÷ (3a). Le terme en x² disparaît et l’on obtient t³ + pt + q = 0, avec p = (3ac − b²) ÷ (3a²) et q = (2b³ − 9abc + 27a²d) ÷ (27a³).
  2. Calculer le discriminant Δ = q²/4 + p³/27.
  3. Si Δ > 0, il y a une racine réelle : t = ∛(−q/2 + √Δ) + ∛(−q/2 − √Δ). Les deux autres sont complexes conjuguées.
  4. Si Δ < 0, il y a trois racines réelles distinctes. La formule de Cardan exigerait des racines cubiques de nombres complexes, d’où le recours à la méthode trigonométrique de François Viète : t = 2√(−p/3) × cos(θ − 120°k), pour k = 0, 1, 2.
  5. Si Δ = 0, deux ou trois racines sont confondues.
  6. On revient à x par x = t − b ÷ (3a).

Attention : les manuels français définissent souvent le discriminant par −(4p³ + 27q²), de signe opposé et 108 fois plus grand. Le calculateur affiche la quantité q²/4 + p³/27, positive quand il n’y a qu’une racine réelle.

Exemple

Résolvons x³ − 6x² + 11x − 6 = 0 (a = 1, b = −6, c = 11, d = −6).

  • p = (33 − 36) ÷ 3 = −1 et q = (−432 + 594 − 162) ÷ 27 = 0.
  • Δ = 0 + (−1)³ ÷ 27 = −0,037037, négatif : trois racines réelles.
  • La méthode trigonométrique donne x = 3, 2 et 1.

Vérification : (x − 1)(x − 2)(x − 3) se développe en x³ − 6x² + 11x − 6.

Lire les résultats

  • Avec une seule racine réelle, le calculateur donne la partie réelle et la partie imaginaire ± des deux racines complexes. Pour x³ − 1 = 0, on obtient 1 et −0,5 ± 0,86603i.
  • Les arrondis peuvent afficher 2,9999999 au lieu de 3 ; les résultats sont donnés avec 8 chiffres significatifs.
  • Si a = 0, l’équation n’est plus du troisième degré : utilisez le calculateur d’équation du second degré.

Où rencontre-t-on ces équations ?

En physique avec l’équation d’état de Van der Waals des gaz réels, en ingénierie pour la profondeur d’enfoncement d’un objet flottant, en économie avec les fonctions de coût cubiques, et en infographie avec les courbes de Bézier, du nom de l’ingénieur de Renault Pierre Bézier.

Questions fréquentes

Combien de racines a une équation du troisième degré ?

Toujours trois dans les nombres complexes, en comptant les racines multiples. Au moins une est réelle, car la courbe d'un polynôme de degré 3 va de moins l'infini à plus l'infini et coupe forcément l'axe des abscisses.

Qu'est-ce que la formule de Cardan ?

Une formule publiée par Jérôme Cardan en 1545, à partir des travaux de Scipione del Ferro et Niccolò Tartaglia. On élimine d'abord le terme en x² en posant x = t − b ÷ 3a, ce qui donne t³ + pt + q = 0, puis on prend les racines cubiques de −q/2 ± √(q²/4 + p³/27).

Que m'apprend le discriminant ?

Pour l'équation réduite, une valeur positive de q²/4 + p³/27 signifie une racine réelle et deux complexes conjuguées. Une valeur nulle signifie une racine multiple. Une valeur négative signifie trois racines réelles distinctes, que le calculateur obtient par la méthode trigonométrique.

Pourquoi certains résultats valent-ils 0,99999999 ?

À cause des arrondis du calcul en virgule flottante. Le calculateur affiche 8 chiffres significatifs, si bien qu'une racine égale à 1 peut apparaître sous la forme 1 ou 0,99999999. Remplacez la valeur dans l'équation pour vérifier.

Ce calculateur vous a-t-il été utile ?

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Résultats indicatifs fournis à titre d'information. Ils ne remplacent pas l'avis d'un professionnel.