解法: アーベル–ルフィニの定理とガロアの可解性判定条件(1824年)
ざっくり言うと
手順6〜7は、記号的な係数を持つ抽象的な「一般の」五次方程式についてのものだった——懐疑的な人なら、普通の整数係数を持つ実際の方程式に本当にこの手に負えない という対称性があるのか、それとも は架空の記号的な方程式にしか現れないのではないか、と尋ねるかもしれない。方程式 はこれに答える:短い既約性の確認と、そのグラフの簡単なスケッチだけで、そのガロア群がまさにその同じ であると突き止めるのに十分であり、記号は一切必要ない。
詳しい解説
を考える。素数 に対するアイゼンシュタインの既約判定法により(最高次係数 は で割り切れず、他のすべての係数 は で割り切れ、定数項 は で割り切れない)、 は 上既約であり、そのガロア群 は 個の根に推移的に作用するため、位数は で割り切れる。コーシーの定理により は 次巡回置換を含む。微積分によって実根が絞り込める: はちょうど二つの実点でのみ零になるため、ロルの定理により の実根は多くとも 個であり、、、 を評価すると(中間値の定理により)少なくとも 個あることがわかる。したがって は実根をちょうど 個、複素共役の対を一組持つ。複素共役はその対だけを入れ替える体の自己同型であり、すなわち における互換である。初等群論のある定理は、( は素数)の部分群が 次巡回置換と互換の両方を含めば、それは 全体でなければならないと述べており、したがって となる——これはまさに手順7で可解でないと示された群である——そしてガロアの判定条件(手順5)により、 はいかなるべき根の公式によっても解くことができない。
- アイゼンシュタインの既約判定法
- 上での既約性の判定法で、ある素数 が最高次係数以外のすべての係数を割り切り、かつ が定数項を割り切らないならば、その多項式はより低次の整数係数多項式の積に分解できない、というもの。
- 推移的な作用
- 集合上への群の作用が推移的であるとは、集合のどの元も、群のある元によって他のどの元へも移せることをいう。既約多項式のガロア群は、その根に対して常に推移的に作用する。
- 互換
- ちょうど二つの対象を入れ替え、他のすべてを固定する置換のこと。