Équation de degré 3

Bonjour
Je m'intéresse à l'équation $$y^3-24y-72=0.
$$ Je cherche à faire disparaître le terme de degré 1 (et je suis sensée faire apparaître un terme de degré 2).
J'essaie d'utiliser l'identité $(a+b)^3=a^3+3a^2b+3ab^2+b^3$.
J'essaie de faire en sorte que $-24y$ soit égal à $3ab^2$ donc je prends $a=-y$ et $b=2\sqrt{2}$. Ainsi $3ab^2=3(-y)(2\sqrt{2})^2=-24y$ mais le problème est que $a^3$ me donne $-y^3$ et non $y^3$.
Savez-vous quel changement de variable me permet de faire disparaître le terme de degré 1 (et apparaître un terme de degré 2) ?
Merci.

Réponses

  • C'est étrange, car classiquement on se débarrasse du terme de degré $2$ dans une équation polynomiale de degré $3$ pour pouvoir la résoudre avec une technique bien connue depuis le XVIème siècle.

    Mais admettons. Je pense que pour t'en sortir, tu devrais plutôt poser ton changement de variable sous la forme $y=x+a$, ce qui te donne $(x+a)^3 - 24x - 24a - 72 = 0$, soit, en développant $x^3 + 3ax^2 + (3a^2-24)x +a^3 - 24a - 72 = 0$. Tu n'as plus qu'à résoudre en $a$ pour éliminer le terme de degré $1$, et regarder l'équation d'inconnue $x$ que tu obtiens.
  • Ou bien, écris cela comme début d'un cube, mais en partant des termes de bas degré : $216+72y-3y^3=0$ équivaut à $(6+2y/3)^3+...=0$ et cela te donne un changement affine amenant à la forme attendue. Cela dit, comme le dit Poirot, on cherche plutôt en général à parvenir une forme sans terme carré, pour mettre en \oe uvre la méthode de Cardan ou la méthode trigonométrique.

    Cordialement, j__j

    Nota bene : on est censé obtenir, et non pas sensé.
  • bonjour

    ton équation s'écrit : $y^2 = 24(1+\frac{3}{y})$
    en supposant y différent de zéro

    tu poses $\frac{3}{y} = u$ il vient : $\frac{3}{u^2} = 8(1+u)$

    et donc : $$8u^3 + 8u^2 - 3 = 0$$

    cordialement
  • Merci beaucoup pour vos réponses.
    Je sais que la méthode est d'éliminer le terme de degré 2 et d'appliquer ensuite la méthode de "Cardan".
    C'est juste que je cherchais à comprendre pourquoi avec l'équation $x^3+3x^2-21x-95=0$ on ne pouvait éliminer que le degré 1 ou le degré 2 mais pas les deux à la fois.
    Pour éliminer le degré 2, on peut procéder comme l'on fait lorsque l'on passe de la forme développée à la forme canonique d'un polynôme du second degré, sauf qu'ici on utilise l'identité remarquable $(a+b)^3=a^3+3a^2b+3ab^2+b^3$.
    Ce qui nous amène à $(x+1)^3-24x-96=0$. Donc en posant $y=x+1$ on obtient $y^3-24y-72=0$.
    Et donc la je cherchais à comprendre pourquoi un changement de variable me permettant d'éliminer le terme de degré 1 me ferait nécessairement apparaître un terme de degré 2.
  • A noter que la substitution $y\leftarrow z+(8/z)$ transforme
    $y^3-24y-72=0$ en $z^3-72+(512/z^3)=0$
    ce qui est tout à fait profitable.
  • Un tel changement de variable ne te fera pas nécessairement apparaître un terme de degré $2$. Il se trouve que si c'est le cas, tu te ramènes à une équation de la forme $z^3-d=0$, qui admet pour racines les $\zeta_3^j d^{1/3}$ où $\zeta_3$ est une racine primitive $3$-ième de l'unité, avec $0 \leq j \leq 2$. En inversant ton changement de variable (affine), tu te retrouves pour tes racines initiales avec des racines de la forme $a\zeta_3^j d^{1/3} + b$, avec $a \in \mathbb R^*$ et $b \in \mathbb R$. Toutes les équations de degré $3$ n'admettent pas forcément de racines de cette forme.

    En te débarrassant du terme de degré $2$, tu fais bouger le terme de degré $1$. Si tu as de la chance, tu parviens à annuler les deux avec une même transformation (affine) de ta variable, mais en général c'est impossible. Le raisonnement est similaire si tu veux supprimer le terme de degré $1$, tu feras bouger de la même manière le terme de degré $2$.
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