近世代數:伽羅瓦理論及其拓展
根式可解性
一個多項式方程式稱為根式可解的,如果你能只用日常材料寫出它的根——即你出發時的那些數、四則運算,以及任意深度嵌套的開方(平方根、立方根等等)。一元二次方程式的求根公式就是著名例子:它的根來自對係數施行一次平方根。
確切地說,體 K 上的方程式稱為根式可解,如果它的根落在某個擴張塔 K = K0 ⊆ K1 ⊆ ... ⊆ Kn 中,其中每一步 Ki+1 都是把某個已有元素的 n 次方根添加到 Ki 上得到的。伽羅瓦定理把這個條件群論化了:方程式根式可解,當且僅當它的伽羅瓦群是可解群——一種能被拆解為若干阿貝爾(可交換)片段的群。
這是關於公式的陳述,而非關於根是否存在。由代數基本定理,每個次數至少為一的多項式在複數中都有根。根式可解性追問的是更尖銳的問題:這些根能否用一個僅由算術與開方構成的有限公式表達?對一般的五次方程式乃至更高次,答案是否定的。
每個一元二次方程式 a·x^2 + b·x + c = 0 都根式可解,公式為 x = (-b ± sqrt(b^2 - 4ac)) / (2a)。三次與四次方程式也有(更長的)根式公式,因為它們的伽羅瓦群總是可解的。
求根公式用根式表達根。
又稱
另見