■正七角形と正九角形(その12)

 代数方程式論の始まりはバビロニア数学とされる.

  f(x)=ax^2+bx+c=(x−ρ1)(x−ρ2)=0

において,

  τν=ρ1+ω^νρ2,ω=e(1/2)

とおくと,

  ρ1=(τ0+τ1)/2,ρ2=(τ0+ωτ1)/2

 置換ρ1→ρ2を施すと,τ1→ωτ1,したがって,

  (X−τ1)(X−ωτ1)=X^2−τ1^2=0,τ1^2=a^2−4b

すなわち,fの係数から四則演算をもって得られる係数をもつ1次方程式の根τ1^2に開平を施し解{ρ1,ρ2}に達し得る.

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 つぎに,3次方程式

  f(x)=ax^3+bx^2+cx+d=(x−ρ1)(x−ρ2)(x−ρ3)=0

において,

  τν=ρ1+ω^νρ2+ω^2νρ3,ω=e(1/3)

とおくと,

  ρ1=(τ0+τ1+τ2)/3

  ρ2=(τ0+ωτ1+ω^2τ2)/3

  ρ3=(τ0+ω^2τ1+ωτ2)/3

 互換ρ1←→ρ2,ρ1←→ρ3,ρ2←→ρ3を施すと,

{τ1,τ2}→{ωτ2,ω^2τ1},{ω^2τ2,ωτ1},{τ2,1}

したがって,何れの互換に対しても

  τ1^3+τ2^3,τ1τ2

は不変.

それゆえ,

  (X−τ1)(X−ωτ1)(X−ω^2τ1)(X−τ2)(X−ωτ2)(X−ω^2τ2)=(X^3−τ1^3)(X^3−τ2^3)=0

係数は{ρ1,ρ2,ρ3}の対称式であり,すなわち,fの係数の多項式であり,{τ1,τ2}はfから導かれる2次方程式の根τ1^3,τ2^3の立方根.

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 つぎに,4次方程式

  f(x)=ax^4+bx^3+cx^2+dx+e=(x−ρ1)(x−ρ2)(x−ρ3)(x−ρ4)=0

において,

  τ0=ρ1+ρ2+ρ3+ρ4

  τ1=ρ1−ρ2+ρ3−ρ4

  τ2=−ρ1+ρ2+ρ3−ρ4

  τ3=−ρ1−ρ2+ρ3+ρ4

とおくと,

  ρ1=(τ0+τ1−τ2−τ3)/4

  ρ2=(τ0−τ1+τ2−τ3)/4

  ρ3=(τ0+τ1+τ2+τ3)/4

  ρ4=(τ0−τ1−τ2+τ3)/4

 {ρ1,ρ2,ρ3,ρ4}の何れの互換によっても,方程式

(X^2−τ1^2)(X^2−τ2^2)(X^2−τ3^2)=0

の係数は変化せず,fから導かれる3次方程式の平方根をもって,f(x)=0の根を表すことができる.

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