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定理已证明

阿贝尔–鲁菲尼定理

命题陈述

不存在仅用系数的加、减、乘、除与开方(根式)表示的通用公式,可以求出所有次数为 55 或更高的多项式方程的根。

为什么成立?

次数为 2,3,42,3,4 的方程总能用一套固定的算术运算加开方来破解——二次求根公式以及它的三次、四次“表亲”。阿贝尔和鲁菲尼证明,从次数 55 开始,这种“公式套路”行不通了:支配根如何被置换的对称群变得过于复杂(在群论意义上不再是可解群),以至于任何根式的堆叠都无法将其理清。个别五次方程仍可能用根式求解——不可能的是那个通用公式。

证明思路

伽罗瓦理论把“能否用根式求解”重新表述为多项式的伽罗瓦群的一个性质:根可以用根式表示,当且仅当该群是可解的(由若干阿贝尔片段构建而成)。对一般的 55 次多项式,其伽罗瓦群是完整的对称群 S5S_5,而 S5S_5 不可解,因为它唯一的非平凡真正规子群 A5A_5 是单群且非阿贝尔;因此一般五次方程不存在根式公式。

证明者

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分步证明

该定理暂无分步证明。

参考文献

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