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定理証明済み

アーベル・ルフィニの定理

内容

係数に対する加減乗除と根号(累乗根)のみを用いて、次数 55 以上のすべての多項式方程式の根を表す一般公式は存在しない。

なぜ正しいのか?

次数 2,3,42,3,4 の方程式は、算術演算と根号による決まった手順で必ず解くことができる——二次方程式の公式とその三次・四次のいとこたちである。アーベルとルフィニは、次数 55 からこの公式による方法が通用しなくなることを示した:根の置換の仕方を支配する対称性の群が複雑になりすぎ(群論的な意味でもはや可解ではなくなり)、どのような根号の積み重ねでもそれを解きほぐすことができないのである。個々の五次方程式はそれでも根号で解けることがあるが、不可能なのは一般公式そのものである。

証明の概略

ガロア理論は根号による可解性を多項式のガロア群の性質として言い換える:根が根号で表せるのは、この群が可解(アーベル的な断片から組み立てられる)であるときに限る。一般の 55 次多項式に対するガロア群は対称群全体 S5S_5 であり、S5S_5 はその唯一の自明でない真の正規部分群 A5A_5 が単純かつ非可換であるため可解ではない。したがって一般の五次方程式に対する根号による公式は存在し得ない。

証明者

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ステップごとの証明

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参考文献

  1. Ian Stewart (2015). Galois Theory · DOI:10.1201/b18187