五次方程无根式解
一般五次方程不能由系数经四则运算与开方求解;阿贝尔与伽罗瓦确立。
详细描述
人们早已掌握一次至四次代数方程由系数经四则运算与根式(开方)求解的公式。问题是:一般五次方程是否也有类似的根式通解?五次方程无根式解(Abel–Ruffini 定理)回答:不存在仅用系数经有限次加、减、乘、除与开方表达的一般五次方程求根公式。更一般,对次数 的一般方程,也不存在这样的根式解。
求解过程
- 鲁菲尼(P. Ruffini, 1799) 给出一个证明,意图说明高于四次的方程不可根式解,但其论证存在漏洞、未被广泛接受。
- 阿贝尔(N. H. Abel, 1824) 给出第一个严格证明:他证明一般的五次(及更高次)方程不能根式求解。此时仍停留在”不可能”的否定结论。
- 真正解释”为何某些方程可解、某些不可解”的是伽罗瓦(É. Galois)。他在 1830 年前后(身后发表于 1846 年)创立的理论指出:方程可否根式求解,取决于其伽罗瓦群是否”可解群”(即具有合成因子皆为交换群的次正规列)。五次一般方程的对称群 不可解,故无根式通解;而具体方程能否求解由对应群结构决定。
意义
这一否定性结果标志着代数思想的根本转折:求解问题从”找公式”转为”分析对称性结构”。伽罗瓦理论成为域扩张、群论与现代代数的核心,并直接支撑了后来的代数数论与代数几何。