作者omni1234 (啾啾)
看板Math
标题Re: [代数] 五次方不可公式解的多项式
时间Sun Jun 18 22:23:05 2017
※ 引述《snaredrum (好听木琴)》之铭言:
: 大家都知道Galois理论是证明五次方以上的多项式没有公式解
: 请问有人可以给个例子吗?
: 目前初浅的想到 假设有个degree 5的polynomial。首先它的Galois group not solvable
: 那我猜这个 group 必须含有一个5-cycle.
: 请问例子是? 还有能否解释一下如何找到?
最近刚好代数课学到这边就上来献丑一下了
考虑f(x)=x^5-6x+3∈Q[x],注意到f(x)在Q[x]是irreducible且separable
令K = splitting field of f(x) over Q
因为f(x)是separable,所以K over Q是一个Galois extension
假设f(x)的根分别是a1 a2 a3 a4 a5,则K=Q(a1,a2,a3,a4,a5)
对所有σ∈ Gal(K/Q),σ一定会把每一个K里面的元素送到他的(在Q里的)最小多项式的根
换句话说,对每个ai,i=1到5,σ(ai)=aj for some j=1到5
所以Gal(K/Q)会是S5的一个子群
藉由一些高中数学(?)跟微积分的帮助我们可以知道f(x)=0有三个实根两个虚根
假设虚根就是a1,a2,这表示a1 a2互为共轭
所以考虑一个特别的σ就是把a+bi送到a-bi(可以轻易验证这是一个Gal(K/Q)的元素)
那σ会把a1------>a2 也就是说这个σ等於是S5里的一个2-cycle
a2------>a1
a3------>a3
a4------>a4
a5------>a5
到这里休息一下,我们已经知道Gal(K/Q)是S5的subgroup而且有一个2-cycle
接着只要证明Gal(K/Q)里面有一个5-cycle,那Gal(K/Q)就必须是S5
(因为S5可以用一个2-cycle跟一个5-cycle去generate出来)
好,因为f(x)是一个deg 5的irreducible poly over Q,
所以对任何一个它的根ai来说,我们有 [ Q(ai) : Q ]=5
因为Q ⊆Q(ai) ⊆K=Q(a1,a2,a3,a4,a5),所以 5 | [ K : Q ]=|Gal(K/Q)|
根据柯西定理,Gal(K/Q)里存在一个order是5的元素
但因为S5里面order是5的元素只有5-cycle,所以Gal(K/Q)里面必然存在一个5-cycle
於是根据上面的结论,Gal(K/Q)=S5
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