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解法:阿贝尔–鲁菲尼定理与伽罗瓦可解性判据(1824年)

第 6/8 步:一般五次方程的伽罗瓦群是完全对称群 S5S_5
通俗地说

“一般”这个词在这里承担了关键作用:把系数 a0,…,a4a_0,\dots,a_4 当作自由、不受约束的符号(而非具体数值),就意味着这五个根之间完全没有任何特殊关系——没有任何东西能把某个根与其他根区分开,因此对这五个根的任何一种重排都同样是一个有效的对称。而这种最大限度的自由,正是由五个对象的全部 120120 种排列构成的群 S5S_5 所刻画的。

f(x)=x5+a4x4+a3x3+a2x2+a1x+a0,a0,…,a4 independent indeterminates  ⟹  Gal(f/Q(a0,…,a4))≅S5f(x) = x^5 + a_4x^4 + a_3x^3 + a_2x^2 + a_1x + a_0, \quad a_0,\dots,a_4 \text{ independent indeterminates} \;\Longrightarrow\; \mathrm{Gal}(f/\mathbb{Q}(a_0,\ldots,a_4)) \cong S_5
详细分析

“一般”(或称一般型)五次方程把 a0,…,a4a_0,\ldots,a_4 当作 Q\mathbb{Q} 上独立的不定元,而非具体数值;等价地,也可以从五个独立的不定元 x1,…,x5x_1,\ldots,x_5(充当根)出发,令 aia_i(至多差一个符号)是 xix_i 的初等对称函数,于是 F=Q(a0,…,a4)F=\mathbb{Q}(a_0,\ldots,a_4) 就位于 Q(x1,…,x5)\mathbb{Q}(x_1,\ldots,x_5) 之中。由于 x1,…,x5x_1,\ldots,x_5 的任何一个排列都固定每个初等对称函数(因而固定 FF),而拉格朗日的一条经典定理表明这些排列恰好就是固定 FF 的全部自同构,所以分裂域 Q(x1,…,x5)\mathbb{Q}(x_1,\ldots,x_5) 在 FF 上的伽罗瓦群就是作用在五个根上的完全对称群 S5S_5——而不是像某些具体数值五次方程那样可能出现的更小的子群。

本步骤中的术语
初等对称函数
关于根 x1,…,xnx_1,\ldots,x_n 的基本表达式,例如 x1+⋯+xnx_1+\cdots+x_n 和 x1x2⋯xnx_1x_2\cdots x_n,在根的任意排列下保持不变,并且(至多差一个符号)等于多项式的系数。
分裂域
包含基域以及给定多项式所有根的最小域。
本步骤用到的知识