費羅與一元三次方程的故事

意大利數(shù)學(xué)家帕西奧利(Luca Pacioli,1445年—1514年或1517年)于1494年在威尼斯發(fā)表了文藝復(fù)興時期最偉大的數(shù)學(xué)著作《Summa de arithmetica, geometrica, proportioni et proportionalita》,他在書中記錄了對一元三次方程解法的艱辛探索, 并下結(jié)論認為在當時的數(shù)學(xué),求解一元三次方程是根本不可能的。

帕西奧利曾于1501年至1502年間來到博洛尼亞大學(xué)任教,期間與同在博洛尼亞大學(xué)的費羅討論過許多數(shù)學(xué)問題,人們并不知曉他們是否也曾討論過一元三次方程問題,但是在帕西奧利離開博洛尼亞后不久,費羅就至少解決了一元三次方程在一種情況下(x3 + mx = n)的解,這在求解一元三次方程的道路上是一個突破性的成功。


       然而費羅并沒有馬上發(fā)表自己的成果,而是對解法保密,這很大程度上是因為他拒絕公開交流他的思想,他更愿意與他的朋友和學(xué)生交流,而不是將它們寫下來出版,因此費羅的手稿并沒有流傳至今。[1]盡管如此,他曾有過一本筆記簿,記錄了他所有的重要發(fā)現(xiàn),其中包括一元三次方程的解法。在他1526年去世后,這本筆記簿由他的女婿Hannival Nave繼承了,Nave也是一個數(shù)學(xué)家,他替代費羅繼續(xù)在博洛尼亞大學(xué)授課。同時被傳授這一解法的還有費羅的學(xué)生菲奧爾。

一元三次方程解法的進展在費羅去世后充滿了戲劇性,先是菲奧爾在得到秘傳后吹噓自己能夠解所有的一元三次方程,其實他只會費羅傳授他的x3+ mx = n,而另一位意大利塔塔利亞(尼科洛·方塔納的綽號,意大利語“口吃者”的意思,1499年—1557年12月13日)在1534年宣稱自己發(fā)現(xiàn)了形如x3 + mx2 = n的方程的解,兩人相約在米蘭進行公開比賽。1535年就在比賽前夕,塔塔利亞苦思冥想出來其他多種形式的一元三次方程解,從而輕而易舉地贏得了比賽,并在1541年終于完全解決了一元三次方程的求解問題。與費羅相同的是,塔塔利亞同樣選擇保守解法的秘密。

同樣研究一元三次方程的意大利醫(yī)生、哲學(xué)家和數(shù)學(xué)家卡爾達諾在允諾不公開的條件下,1539年從塔塔利亞那里得到了他的解法,在其基礎(chǔ)上也發(fā)現(xiàn)了所有一元三次方程的解法。而在1543年,卡爾達諾和他的學(xué)生費拉里(Ludovico Ferrari,1522年2月2日—1565年10月5日)曾前往博洛尼亞,從費羅的女婿Nave處得知,其實費羅早于塔塔利亞已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一元三次方程的解法,他便摒棄了給塔塔利亞的承諾,將他拓展的解法在1545年的著作《大術(shù)》(又譯《數(shù)學(xué)大典》,Ars Magns)中發(fā)表,他在書中稱,是費羅第一個發(fā)現(xiàn)了一元三次方程的解法,而他所給出的解法其實就是費羅的解法。

由于卡爾達諾最早發(fā)表了求解一元三次方程的方法,因而該解法至今仍被稱為“卡爾達諾公式”。在《大術(shù)》中同時發(fā)表的還有費拉里的一元四次方程一般解法。