解法:阿贝尔–鲁菲尼定理与伽罗瓦可解性判据(1824年)
通俗地说
第6至7步讨论的是带有符号系数的抽象“一般”五次方程——怀疑者可能会问,是否真的存在系数为普通整数的实际方程,具有这种难以驯服的 对称性,还是说 只出现在虚构的符号方程中。方程 回答了这个问题:只需一次简短的不可约性检验,加上对其图像的快速勾勒,就足以确定它的伽罗瓦群正是同一个 ,完全不需要任何符号。
详细分析
考虑 。由素数 处的爱森斯坦判别法(首项系数 不被 整除,其余系数 都被 整除,常数项 不被 整除),可知 在 上不可约,因此其伽罗瓦群 在 个根上传递地作用,从而阶数被 整除;由柯西定理, 中含有一个 阶轮换。微积分可以确定实根的个数: 只在两个实数点处为零,所以由罗尔定理, 至多有 个实根,而计算 、、(借助介值定理)表明它至少有 个;因此 恰好有 个实根和一对共轭复根。复共轭这时就是一个只交换那一对根的域自同构,即 中的一个对换。初等群论中的一条定理指出,( 为素数)的子群若同时含有一个 阶轮换和一个对换,就必定是整个 ,因此 ——正是第7步中被证明不可解的那个群——由伽罗瓦判据(第5步)可知, 无法用任何根式公式求解。
- 爱森斯坦判别法
- 一种在 上判断不可约性的方法:若某个素数 整除除首项系数外的所有系数,且 不整除常数项,则该多项式不能分解为更低次的整系数多项式之积。
- 传递作用
- 一个群对一个集合的作用是传递的,是指集合中任意元素都能被群中某个元素移动到任意其他元素;不可约多项式的伽罗瓦群总是在其根集上传递地作用。
- 对换
- 恰好交换两个对象、其余全部保持不变的置换。