2022-11-15 又双叒叕梳理一遍伽罗瓦理论

在域F上有首一多项式方程\sum_{i=0}^na_{i}x^i =0.

由Vieta定理其根的基本对称多项式均可用F中的元素表出。

即存在多项式组A

\sum x_i=-a_{n-1}

......

\prod_{i=1}^n x_i=(-1)^na_0

当Sn中的任何置换\sigma 作用在{x_1,x_2...x_n}上时,多项式组A被保持不变。

但如果多项式组A被加入了更多的多项式,那么想保持每一个多项式,就不能从Sn中任意的选取置换,但可见可行的\sigma必为Sn的一子群,换句话说,在多项式组A扩大的时候,保持A不变的置换群会减小。

例如,如果在A中添加入新多项式x_1-x_2=c,c在F的某个扩域中,那么保持A’的置换就会变少,缩为Sn的某个子群。

可见,添加多项式之前我们需要扩展数域,由于添加的都是根的多项式,因此只要扩到方程的分裂域,就足够保证根的多项式均在其中了,换句话说,只要把考虑范围扩展到方程的分裂域,就可以在A中任意添加多项式了。

添加的多项式一定是不对称的才有意义(因为任何对称多项式本质上都可以别最初的Vieta定理中的基本对称多项式表出)不对称多项式的意义是:其中的元素地位不是完全对等的,每加入不对称多项式,根之前被“区分”的就越明确,Galois理论说:如果添加不对称多项式到某个程度,使得保持多项式组的置换群只有单位置换,则方程可解。该定理可以直观理解为:如果添加某些非对称多项式,使得每个根都是无可替代的——不能被置换为别的根,则方程可解。所以可解和区分根的地位有很大关系。

和课本语言的联系——

其实对根的置换就是E的F-自同构。事实上从域的语言出发可以知道这类分裂域的F-自同构的行为均是保持F中的“朴素”的数不变,只改变方程的根这些“奇异”的数(因为方程的根一般都很丑,所以在基域中的数看来都是奇形怪状的),改变的方式是奇异的数之间发生置换。保持多项式组不变就是保持根之间的代数关系。代数关系就像领导人之间的关系,能展示给民众看的——即在基域上的代数关系,都是和和美美一片繁荣(Vieta定理),但事实上x1和x2之间很可能有一些蝇营狗苟的龌龊事——例如x1-x2是某个奇丑无比的数,这就不能在基域上看,要扩基域;平行地,领导人关系中的矛盾冲突部分也不可能展示给民众,想要了解就要深入挖掘。

利用代数关系区分出各个根是很重要的。如果无论怎样添加非对称多项式,保持多项式组的群总是非单位群,其中有非平凡置换,也就是说有一些根无论取怎样苛刻的代数关系,他们之间总允许发生非平凡的置换而保持一切代数关系不变——仿佛置换从未带来任何变化。换句话说,他们的地位是可以彼此替代的,即“代数上不可分辨的”。因此用有限次根式——这种代数手段解出他们,就无望了,这是Galois定理的另一面告诉我们的。

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