- 1 名前：名無しさん [2012/01/31(火) 22:32:36.78 ID:LTM9xtnu]
- ベストアンサー：”が、ガロアの論文は解りにくいモノでした。現在の整理された数学書の書き方に慣れているためか、ガロアの論文を少し眺めてみて、弱気になってしまいました。”ですか？
detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q1371534513
数学の歴史に興味ある方にお尋ねします。「現代数学の系譜11、アーベル、ガロア、...noranekokuma2004さん 質問日時： 2011/9/18
「現代数学の系譜11、アーベル、ガロア、群と代数方程式、守屋美賀雄訳」にチャレンジしております。
アーベル、ガロアとも、方程式の根の有理式を説明しています。
両者の説明とも、帰着するところは、根の有理式はいわゆるラグランジュの分解式のかたちをとるというところにあると、私は考えています。
ラグランジュは、３次方程式の根、α、β、γと1の3乗根によって
u=α+βω+γω＾2
v=α+βω＾2+γω
という式をつくることによって、3次方程式が解けることを示しました。
彼は、それを一般化し、素数次数の方程式の根と1の累乗根と組み合わせた、いわゆる、ラグランジュの分解式を提起しました。
皆さまの見解を伺いたいと思います。
ベストアンサーに選ばれた回答siolaglebaさん 回答日時：2011/9/21
ガロアの論文が、どんなものか知りたくて、私もこの本を読もうとしました。
高名な数学者さえ理解出来なかった論文とは、一体何がどのように書かれているのか興味があったからです。すでにガロア理論を知っていたので、軽く考えていました。
が、ガロアの論文は解りにくいモノでした。現在の整理された数学書の書き方に慣れているためか、ガロアの論文を少し眺めてみて、弱気になってしまいました。
自分には、読みたい数学は一杯あるし、ガロア理論も知っている。他の数学書に取りかかった方が良いと。諦めるのが早かったかもしれません。
ラグランジュの分解式は、方程式の可解性を議論するなかで、べき根拡大を考えるとき、使ったように記憶しています。
ラグランジュは、３次・４次方程式の解明に成功しましたが、５次方程式は失敗しました。が、ラグランジュの研究は無駄ではなかったことの証が、ラグランジュ分解式と思います。
- 323 名前：現代数学の系譜11 ガロア理論を読む [2012/02/20(月) 22:29:08.25 ]
- >>318
なるほど
ラグランジュの定理>>317の根の式の場合で、
f(α,β,γ)=（α−β）^2で、これを変えない置換は、（α,β）（＝α,βの互換）
で
g(α,β,γ)=（ａα＋ｂβ＋ｃγ）（ａβ＋ｂα＋ｃγ）は、（α,β）（＝α,βの互換）で変わらないから、
ラグランジュの定理の適用で、g(α,β,γ)はf(α,β,γ)=（α−β）^2の有理式になるはずだと
g(α,β,γ)にγが含まれていて、f(α,β,γ)=（α−β）^2にγが含まれて居ないから疑問におもったが
>>292みたいに、f(x)=x^3+A*x^2+B*x+Cの根とすると、根と係数の関係から、α+β+γ=Aでγ=A-（α+β）で置き換えられるからそうなりそうかな
で、同じようにg’(α,β,γ)=（ａα＋ｂβ＋ｃγ）＋（ａβ＋ｂα＋ｃγ）もf(α,β,γ)=（α−β）^2の有理式になるはずだと
なので（ｘ−（ａα＋ｂβ＋ｃγ））（ｘ−（ａβ＋ｂα＋ｃγ））の係数もf(α,β,γ)=（α−β）^2の有理式になるはずだと
- 324 名前：１３２人目の素数さん mailto:sage [2012/02/21(火) 01:11:46.07 ]
- >>323
その通り。それで、（α−β）^2だけでなく、（β−γ）^2と（γ−α）^2を添加したとき
F(x)=(x-V1)(x-V2)(x-V3)(x-V4)(x-V5)(x-V6)
がどう分解されるかをみると？
- 325 名前：現代数学の系譜11 ガロア理論を読む [2012/02/21(火) 21:08:25.74 ]
- >>324
誘導ありがとう。君は親切だね
f(α,β,γ)=（α−β）^2で、これを変えない置換は、（α,β）（＝α,βの互換）で変わらない式を作る
Ｖ１＝ａα＋ｂβ＋ｃγ、Ｖ４＝ａβ＋ｂα＋ｃγ（Ｖ１に（α,β）を施してＶ４に）
で、（ｘ−Ｖ１）（ｘ−Ｖ４）がそれ
同じようにするんだが、>>289の記号で、r+ ＝(1 2 3 ｜ 2 3 1), r-＝(1 2 3 ｜ 3 1 2)（長さ３の巡回置換）を使って
（β−γ）^2を添加するときは、これを変えない置換は（β、γ）で変わらない式を作る
r-（Ｖ１）＝ａβ＋ｂγ＋ｃα＝Ｖ２として、（β、γ）（Ｖ２）＝ａγ＋ｂβ＋ｃα＝Ｖ５
で（ｘ−Ｖ２）（ｘ−Ｖ５）
（γ−α）^2を添加するときは、これを変えない置換は（γ、α）で変わらない式を作る
r+ （Ｖ１）＝ａγ＋ｂα＋ｃβ＝Ｖ３として、（γ、α）（Ｖ３）＝ａα＋ｂγ＋ｃβ＝Ｖ６
で（ｘ−Ｖ３）（ｘ−Ｖ６）
これで、F(x)=(x-V1)(x-V2)(x-V3)(x-V4)(x-V5)(x-V6)の分解が見える
- 326 名前：現代数学の系譜11 ガロア理論を読む [2012/02/21(火) 21:25:55.01 ]
- >>280
で、最初の問に戻る
Ｑ１．F(x)=(x-V1)(x-V2)(x-V3)(x-V4)(x-V5)(x-V6) はどのように分解されるか。
Ａ１．>>325の通り。補助方程式 { x - (α-β)^2 } { x - (β-γ)^2 } { x - (γ-α)^2 } = 0 の根を、r1=(α-β)^2, r2= (β-γ)^2, r3= (γ-α)^2
と書き直すと、
F(x)=f1(x,r1)xf2(x,r2)xf3(x,r3),
f1(x,r1)=（ｘ−Ｖ１）（ｘ−Ｖ４）
f2(x,r2)=（ｘ−Ｖ２）（ｘ−Ｖ５）
f3(x,r3)=（ｘ−Ｖ３）（ｘ−Ｖ６）
Ｑ２．その時、各因子 f(V,r) の群は？ 一致するか否か？
Ａ２．各因子 f(V,r) の群は、>>290の { e , (12) } 型の位数２の３つの部分群。同型だが、一致はしていない。
ってことか
- 327 名前：現代数学の系譜11 ガロア理論を読む [2012/02/21(火) 21:38:54.06 ]
- >>326
補足
f1(x,r1)=（ｘ−Ｖ１）（ｘ−Ｖ４）
f2(x,r2)=（ｘ−Ｖ２）（ｘ−Ｖ５）
f3(x,r3)=（ｘ−Ｖ３）（ｘ−Ｖ６）
で、Ｖ１＝ａα＋ｂβ＋ｃγの係数a,b,cは、置換で全て異なる数になるようにとったから
f1(x,r1)、f2(x,r2)、f3(x,r3)は、全て異なる（等しくない）
えーと、申し遅れたが、f1(x,r1)、f2(x,r2)、f3(x,r3)の形にしたのは、ガロア論文（アーベル ガロア 群と代数方程式 (現代数学の系譜 11) >>3）のＰ３２ 第II節の定理の書き方
「・・もしもＶの方程式が可約ならば、Ｖの方程式はすべて同一の次数のｐ個の因子に分解し、そしてr,r',r'',・・・はrの異なる値として
f(V,r)xf(V,r')xf(V,r'')x・・・
という形になる。したがって、与えられた方程式の群はおのおのが同一個数の順列に分解する。」という記載に合わせたもの。
- 328 名前：現代数学の系譜11 ガロア理論を読む [2012/02/21(火) 21:44:41.03 ]
- >>327
そこで一つ疑問が残る
f1(x,r1)、f2(x,r2)、f3(x,r3)は、全て異なる（等しくない）
でも、ガロア論文では
”f(V,r)xf(V,r')xf(V,r'')x・・・という形になる。”としている
V,rの２変数の式としてみたときに、同じ式の形になる？
ラグランジュの定理の証明の筋で言えるか？ はて？
”Ｖの方程式はすべて同一の次数のｐ個の因子に分解し”と”与えられた方程式の群はおのおのが同一個数の順列に分解する”は、>>326の通りでいえるね
- 329 名前：現代数学の系譜11 ガロア理論を読む [2012/02/21(火) 21:50:26.52 ]
- >>328
つづき
で、まだよく理解できないのが
補助方程式 { x - (α-β)^2 } { x - (β-γ)^2 } { x - (γ-α)^2 } = 0 の根を、r1=(α-β)^2, r2= (β-γ)^2, r3= (γ-α)^2を全部添加したらどうなるのか？
ガロア論文第ＩＩＩ節によれば、「各群において置換は同一である」と。はて？
- 330 名前：現代数学の系譜11 ガロア理論を読む [2012/02/21(火) 23:33:11.60 ]
- >>323
ラグランジュの定理というのが、ガロア理論の一つの補助線なんだね
補助線を一つ引くことで、見通しが良くなる
昔、小平邦彦が平面幾何の補助線を非常に重視していたとか（下記）
”補助線”の概念を、拡張すれば、上記のようにいえるかも・・
blog.goo.ne.jp/yamada-seismic/e/0d4c79bd25bfa30cb1db6d673df133f1
30 小平邦彦の「平面幾何の追放」に対する警鐘 2010-07-17 16:49:48
小平は著書「怠け数学者の記」（岩波現代文庫）の中で、
・・・・大脳生理学の知見が正しいとすれば・・・昔われわれが中学校で学んだユークリッド平面幾何は数学の初等教育のための最適な教材であることになる。
・・・平面幾何では図形を見ながら論証を進める。図形を見るのは右半球の働き、論証は左半球の働きであるから、平面幾何は左右の両半球を互いに関連させて同時に訓練することになる。
殊に証明のための補助線を引くには図形全体のパターンを眺めて総合的に判断することが必要である。
故にそれは右半球のための最もよい訓練である。
アダマールがいうように発見が「無意識」すなわち右半球の働きであるとすれば、したがって平面幾何は創造力を養うためにも最適な教材であることになる。
近年ユークリッド平面幾何は(文部省によって)数学の初等教育からほとんど追放されてしまったが、それによって失われたものは普通に考えられているよりもはるかに大きいのではないかと思う(34頁)。
・・・・幾何学的直観力の一つが補助線を発見する能力ですが、この能力を猛勉強によって獲得したという体験談があるんです(232頁)。
- 331 名前：１３２人目の素数さん mailto:sage [2012/02/22(水) 00:22:49.80 ]
- >>328
その通り。
>>329
つまり、今までは補助方程式の根を別々に添加していたわけだけど、同時に加えるということ。
俺の挙げた例でいうと、K(r1), K(r2), K(r3) ではなく K(r1, r2, r3) でF(x)を見たらどう分解されるか？
- 332 名前：みぃな [2012/02/22(水) 00:23:24.69 ]
- ｘの１０じょう ÷Ｘの２じょう ー３ｘ＋２
ができません汗
解説できたらおねがいします１
- 333 名前：１３２人目の素数さん mailto:sage [2012/02/22(水) 11:11:24.96 ]
- >>326
>Ｑ２．その時、各因子 f(V,r) の群は？ 一致するか否か？
>Ａ２．各因子 f(V,r) の群は、>>290の { e , (12) } 型の位数２の３つの部分群。同型だが、一致はしていない。
そういうことｗ ガロアは一般的な立場で補助方程式の根の添加、言い換えれば体の拡大を考察している。
- 334 名前：現代数学の系譜11 ガロア理論を読む [2012/02/22(水) 21:28:00.83 ]
- >>333
乙、ありがとう
>>331
>つまり、今までは補助方程式の根を別々に添加していたわけだけど、同時に加えるということ。
>俺の挙げた例でいうと、K(r1), K(r2), K(r3) ではなく K(r1, r2, r3) でF(x)を見たらどう分解されるか？
誘導ありがとう
１．まず、K(r1)のとき、>>326でr1=(α-β)^2、F(x)=(x-V1)(x-V2)(x-V3)(x-V4)(x-V5)(x-V6)、f1(x,r1)=（ｘ−Ｖ１）（ｘ−Ｖ４）
までは、すでに記した通り。
で、F(x)＝f1(x,r1)(x-V2)(x-V3)(x-V5)(x-V6)＝f1(x,r1)g(X) 但しg(X)=(x-V2)(x-V3)(x-V5)(x-V6)として、g(X)がK(r1)に属するかだが
ラグランジュの定理でいえるね。
g(X)＝F(x)/f1(x,r1)と書けて、F(x)とf1(x,r1)とも（α,β）（＝α,βの互換）で変わらないから、g(X)も変わらない。だから、その係数はr1の有理式で、g(X)がK(r1)に属する
だがそこまでで、g(X)＝g(x,r1)とは書けるが、これ以上分解はできない
２．で、K(r1, r2, r3) は、r1, r2, r3を全て含む拡大体で、>>326 F(x)=f1(x,r1)xf2(x,r2)xf3(x,r3)で
f1(x,r1)=（ｘ−Ｖ１）（ｘ−Ｖ４）,f2(x,r2)=（ｘ−Ｖ２）（ｘ−Ｖ５）,f3(x,r3)=（ｘ−Ｖ３）（ｘ−Ｖ６）となるが
f1(x,r1)、f2(x,r2)、f3(x,r3)は全て、K(r1, r2, r3) に属するので、F(x)=f1(x,r1)xf2(x,r2)xf3(x,r3) （２次式）までの分解ができる
３．では、それ以上（１次式へ）の分解ができるか？ これはできない
K(r1, r2, r3) の元は、例えば（α,β）（＝α,βの互換）で変わらないが、V1〜V6は、全て（α,β）で変わるから、K(r1, r2, r3) の元ではない。だから、１次式への分解はできないと
- 335 名前：現代数学の系譜11 ガロア理論を読む [2012/02/22(水) 21:33:49.37 ]
- >>334
補足
ここらは、倉田 ガロアを読む:>>4のP146 16節「根の有理式の添加によるガロア群の簡約」に関連した事項だ
で、中間体K(r1, r2, r3)のガロア群がどうなるかだが、P155の対応定理などで見るんだろうね
- 336 名前：１３２人目の素数さん [2012/02/23(木) 00:15:47.64 ]
- __ﾉ)-'´￣￣`ｰ- ､_
, '´ _. -‐'''"二ニﾆ=-`ヽ、
／ ／:::::; -‐''" `ｰノ
/ ／:::::／ ＼
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| |::/ / / | | || | | ,ﾊ .| ,ﾊ|
| |/ / / /| ,ﾊﾉ| /|ﾉﾚ,ﾆ|ﾙ'
| | | / / ﾚ',二､ﾚ′ ,ｨｲ|ﾞ/ 私は只の数ヲタなんかとは付き合わないわ。
. | ＼ ∠イ ,ｲイ| ,`-' | 頭が良くて数学が出来てかっこいい人。それが必要条件よ。
| l＾,人| ` `-' ゝ | さらに Ann.of Math に論文書けば十分条件にもなるわよ。
| ` -'＼ ｰ' 人 一番嫌いなのは論文数を増やすためにくだらない論文を書いて
| /(l ＿＿／ ヽ、 良い論文の出版を遅らせるお馬鹿な人。
| （:::::`‐-､__ |::::`､ ﾋﾆﾆヽ、 あなたの論文が Ann of Math に accept される確率は?
| ／ `‐-､::::::::::`‐-､::::＼ /,ﾆﾆ､＼ それとも最近は Inv. Math. の方が上かしら？
| |::::::::::::::::::|` -､:::::::,ﾍ￣|'､ ﾋﾆ二、 ＼
. | /::::::::::::::::::|::::::::＼/:::Ｏ`､::＼ | '､ ＼
| /:::::::::::::::::::/:::::::::::::::::::::::::::::'､::::＼ﾉ ヽ、 |
| |:::::／:::::::::/:::::::::::::::::::::::::::::::::::'､',::::'､ /:＼__/‐､
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- 337 名前：１３２人目の素数さん mailto:sage [2012/02/23(木) 00:26:39.31 ]
- >>334
>K(r1, r2, r3) の元は、例えば（α,β）（＝α,βの互換）で変わらない
そうかなｗ K(r1, r2, r3) は、例えば r2 を含むよね。これに（α,β）を施すとどうなる？
- 338 名前：現代数学の系譜11 ガロア理論を読む [2012/02/23(木) 21:49:15.68 ]
- >>337
ああ、そうか。誘導ありがとう。君は親切だね
ここの理解が不十分だから、すっきりしなかったんだ
１．さて、K(r1, r2, r3) ：補助方程式 { x - (α-β)^2 } { x - (β-γ)^2 } { x - (γ-α)^2 } = 0 の根を、r1=(α-β)^2, r2= (β-γ)^2, r3= (γ-α)^2 >>326
２．で、ガロア分解式（>>28）にならって
V’＝A’r1＋B’r2＋C’r3で、係数A,B,Cは体Kに属するとして、r1, r2, r3の置換すべてで、異なる値を取る様に選んだとする
書き直すと
V’＝A’(α-β)^2＋B’(β-γ)^2＋C’ (γ-α)^2
３．このV’は、拡大体K(r1, r2, r3)に属する元
これに（α,β）を施すと
V1’＝A’(α-β)^2＋B’(α-γ)^2＋C’ (γ-β)^2となり、V’≠V1’となり値は変わる（異なる値を取る様に選んだので）
４．つまり、V’は互換（α,β）で値が変わる。これは、全ての互換にいえる。
５．また、長さ３の巡回置換（α，β，γ）でも値が変わる。これは、互換とは別の式で値も異なる
６．結局、V’＝A’(α-β)^2＋B’(β-γ)^2＋C’ (γ-α)^2は、根α，β，γの置換の全てで異なる値を取る
７．ラグランジュの定理>>317で、V’は全ての置換で変わって、これを変えないのは恒等置換ｅのみ（>>289-290参照）で、
もとの方程式のガロア分解式V=Aα+Bβ+Cγ >>235 とV’＝A’r1＋B’r2＋C’r3とは、いずれも、恒等置換ｅ以外のすべての置換で値を変えるから
お互いに有理式で表される関係（VとV’は同じ分解能力を持つってことか）
８．だから、ＶはV’の有理式で表されるということで、拡大体K(r1, r2, r3)の中で、F(x)=(x-V1)(x-V2)(x-V3)(x-V4)(x-V5)(x-V6)は、１次の式に分解される
つまり、V1、V2、V3、V4、V5、V6たちは、拡大体K(r1, r2, r3)の元？
- 339 名前：現代数学の系譜11 ガロア理論を読む [2012/02/23(木) 21:54:01.88 ]
- >>338
つづき
ということは、補助方程式 { x - (α-β)^2 } { x - (β-γ)^2 } { x - (γ-α)^2 } = 0 を解くことは、即もとの方程式を解くことに
また、補助方程式のガロア分解式V’＝A’(α-β)^2＋B’(β-γ)^2＋C’ (γ-α)^2は、６つの異なる値を取り、補助方程式のガロア群はＳ３（３次の対称群）となる・・
- 340 名前：現代数学の系譜11 ガロア理論を読む [2012/02/23(木) 22:00:21.58 ]
- >>339
つづき
(α-β)^2自身は、（α,β）（＝α,βの互換）で変わらない
(β-γ)^2、 (γ-α)^2も同様
しかし、この３つを集めて、V’＝A’r1＋B’r2＋C’r3を作ると、V’は根α，β，γの置換の全てで異なる値を取ると
面白ね
- 341 名前：現代数学の系譜11 ガロア理論を読む [2012/02/23(木) 22:26:47.98 ]
- >>340
つづき
なお、(β-γ)^2＝(β＋γ)^2−４βγ
と書けて
３次方程式：f(x)=x^3+A*x^2+B*x+C=(x-α)*(x-β)*(x-γ) >>323
で、α+β+γ=A、αβγ=Ｃより
β+γ＝A−α
βγ＝C/α
となり、これを代入すると
(β-γ)^2＝(β＋γ)^2−４βγ＝（A−α）^2−４（C/α）
つまり、αだけの式になる
まあ、(β-γ)^2は、αの化身だと
- 342 名前：１３２人目の素数さん mailto:sage [2012/02/23(木) 23:39:48.29 ]
- >>338
>８．だから、ＶはV’の有理式で表されるということで、拡大体K(r1, r2, r3)の中で、F(x)=(x-V1)(x-V2)(x-V3)(x-V4)(x-V5)(x-V6)は、１次の式に分解される
> つまり、V1、V2、V3、V4、V5、V6たちは、拡大体K(r1, r2, r3)の元？
まあそういうこと。あと付け加えると、F(x)はK(r1, r2, r3)の中で
F(x)=(x-V1)(x-V2)(x-V3)(x-V4)(x-V5)(x-V6)
と分解されるよね？ このとき、各因子(x-V1)〜(x-V6)の群はすべて恒等置換よりなることがわかる。
すなわち、補助方程式のすべての根を添加することによって、
>>329 ガロア論文第ＩＩＩ節によれば、「各群において置換は同一である」と。はて？
となっていることがわかる。俺の挙げた例では、恒等置換だけだからおもしろみはないけどね。
なお、ちゃんとした証明は、守屋や矢ケ部の本にあったと思う。お持ちのようだから
読んでみれば？ 定理のイメージがつかめたなら、それほど難しくない・・・と思うｗ
それでは、>>275からの件はこれで終わりと言うことで。気が向いたらまたコメントするよｗ
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