Кубические

Кубическое уравнение — это уравнение третьей степени:

\[ ax^3 + bx^2 + cx + d = 0, \quad a \ne 0. \]

Общий план решения

Приводим к приведённому виду (если нужно):
Раздели всё на $a$, чтобы старший коэффициент стал 1:

\[ x^3 + px^2 + qx + r = 0. \]

Делаем замену, чтобы убрать $x^2$:

\[ x = y - \frac{p}{3}. \]

После подстановки получаем уравнение без квадратаприведённое кубическое:

\[ y^3 + ay + b = 0, \]

где

\[ a = q - \frac{p^2}{3}, \quad b = \frac{2p^3}{27} - \frac{pq}{3} + r. \]

Решаем приведённое кубическое уравнение.

1. Метод Виета (если повезло)

Если коэффициенты целые — попробуй подобрать целый корень $x_1$ из делителей свободного члена $d$.
Проверяешь подстановкой в уравнение.

Если найден $x_1$, делим многочлен на $(x - x_1)$ (делением или схемой Горнера),
получаем квадратное, решаем его по стандартной формуле.

2. Формула Кардано (общее решение)

Для приведённого уравнения:

\[ y^3 + ay + b = 0 \]

Вводим дискриминант:

\[ D = \left(\frac{b}{2}\right)^2 + \left(\frac{a}{3}\right)^3. \]

Случай 1: $D > 0$

— один действительный корень, два комплексных.

\[ y = \sqrt[3]{-\frac{b}{2} + \sqrt{D}} + \sqrt[3]{-\frac{b}{2} - \sqrt{D}}. \]

Случай 2: $D = 0$

— все корни действительные, минимум два совпадают.

\[ y_1 = 2\sqrt[3]{-\frac{b}{2}}, \quad y_{2,3} = -\sqrt[3]{-\frac{b}{2}}. \]

Случай 3: $D < 0$

— три разных действительных корня.
Тогда используем тригонометрическую форму:

\[ y_k = 2\sqrt{\frac{-a}{3}} \cos\!\left(\frac{1}{3}\arccos\!\left(\frac{3b}{2a}\sqrt{\frac{-3}{a}}\right) - \frac{2\pi k}{3}\right), \quad k = 0,1,2. \]

После нахождения $y$, возвращаемся к $x$:

\[ x = y - \frac{p}{3}. \]