近世代數:伽羅瓦理論及其拓展
伽羅瓦理論
伽羅瓦理論的發現在於:關於多項式方程式的難題,在對稱群的世界裡有一個隱秘而更容易的對應物。你不必直接和方程式的根糾纏,而是研究這些根在不破壞任何算術的前提下可以如何洗牌,而被允許的洗牌方式所呈現的模式,會告訴你想知道的一切。
更確切地說,伽羅瓦理論把一個體擴張和一個對稱性的群(它的伽羅瓦群)聯繫起來,並把關於子體、根與可解性的陳述翻譯成關於子群、不動集與群結構的陳述。一個在體的語言中看似難以下手的問題,在有限群的語言中可能變成一次例行的檢驗。
它最著名的成就是精確地解釋了哪些方程式可以用根式求解——即只用體運算外加開方。答案是:恰好那些伽羅瓦群在技術意義上「可解」的方程式。這正是為什麼一般的五次方程式沒有根式公式,而每個二次、三次、四次方程式都有。
要判定 x^5 - x - 1 = 0 是否可用根式求解,伽羅瓦理論並不去解它;它計算該方程式的伽羅瓦群(這裡是 5 元的全對稱群),並檢驗這個群不可解——於是不存在根式公式。
可解性化為一個有限群的性質。
另見