２次方程式の解の公式は、バビロニアですでに知られていた

３次方程式の解の公式は、カルダノ(タルタリヤ）が発見した

４次方程式の解の公式は、フェラーリが作った

５次以上の方程式には解の公式が作れないことをアーベルが証明した

しかし、５次以上でも解ける方程式はいくらでもある

なぜ・・・ガロアがそれを明らかにした。

　アーベルとガロアは加減乗除とｎ乗根を使って，５次方程式には根の公式がないことを証明したのですが，それでは，根号√，3√，4√，・・・という束縛を外すとどうなるのでしょう．

　［参］今野一宏「代数方程式のはない」内田老鶴圃

　（人の努力はなかなか実らないが，決して無駄にはならないものである．）

＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝

【１】５次方程式の解法（エルミートの方法）

　アーベルとガロアが証明したことは一般的な５次方程式が係数の単純な演算を行う公式では解けないということであって，５次方程式が解けないという意味ではありません．１８６０年頃，ブリオスキ，エルミートらは超越関数である楕円モジュラー関数の５等分値を使って，初めて一般的な５次方程式を解くことに成功しました．

　ヴィエトは三角関数の３倍角公式を使って３次方程式を解いたわけですが，エルミートの方法もそれに似ていて，定数κに対して，楕円関数の５倍角公式

　　ｄｙ／｛（１−ｙ^2）（１−λ^2ｙ^2）｝^1/2＝ｄｘ／５｛（１−ｘ^2）（１−κ^2ｘ^2）｝^1/2

の定数λを得る方法を開発したのです．

　その際，ｘ^5−ｘ−ａ＝０を解くには，

　　Ａ＝（１＋κ^2）／｛κ（１−κ^2｝^1/2，ａ＝５^5/4／２・ａ

とおいて，４次方程式

　　κ^4＋Ａ^2κ^3＋２κ^2−Ａ^2κ＋１＝０

を解くのであるが，ｓｉｎα＝４／Ａ^2とおくと，ｔａｎα／４，ｔａｎ（α＋２π）／４，ｔａｎ（π−α）／４，ｔａｎ（３π−α）／４が求める４根となる．

＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝

【２】クラインの見た正２０面体（正２０面体方程式）

　１８７０年代のクラインの研究は，正２０面体を複素球面に内接させ，頂点，各面の中心，各辺の中点の座標の関係（正２０面体方程式）を任意の５次方程式に還元させて，一般の５次方程式と特殊な６次方程式を解くのに成功しています．この５次方程式を多面体を使って調べるというアイディアは，

　　クライン「正２０面体と５次方程式」シュプリンガー・フェアラーク東京

に紹介されています．

−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−

　幾何学に群を積極的に応用することを最初に主張したのが，クラインのエルランゲン・プログラム「幾何学とは変換群で不変な図形の性質を研究する分野」である．クラインは３次元空間内の回転対称図形は巡回群か，二面体群か，３種類の正多面体群（正四面体群，正八面体群，正二十面体群）のどれかに分類できることを証明した．

　そして，方程式の根の置換群が正多面体群となるものを研究していたクラインは正２０面体の回転群Ａ5が５次方程式の根の置換群と同型であることを証明し，両者の意外な結びつきを「正２０面体と５次方程式」の中で正多面体群と方程式論が交差する美しい小宇宙として論じている．

　ところで，根号√，3√，4√，・・・という束縛を外すとどうなるのだろう．ベキ根によって解くとは方程式をｚ^n＝ａに帰着させるということであるが，たとえば，媒介変数ｔを導入してｚ＝ｅｘｐ(t/n)，ａ＝ｅｘｐ(t)と書けば，指数関数と対数関数を用いて解を書き下すことができる．

　そこで，５次方程式のよい媒介変数を見つけてその特殊関数によってその方程式を解くことが考えられる．５次方程式を正２０面体方程式に帰着し，媒介変数を介して楕円モジュラー関数により解を求めるという方針に従って，楕円モジュラー関数

　　Ｊ(τ)＝(1-240Σn^3q^n/(1-q^n)^3/12^3qΠ(1-q^n)^24，q=2πiτ

　　Ｊ5(τ)＝q^(1/5)Σ(-1)^nq^(5n^2-3n)/2/Σ(-1)^nq^(5n^2-n)/2

を用いると，正二十面体方程式Φ(z)＝ａの解はＪ(z)＝ａ，ｚ＝Ｊ5(τ)と表される．

　すなわち，５次方程式を正２０面体方程式に帰着させれば，正２０面体の対称性から保型関数を用いることができる．１９世紀の後半，デデキントとクラインは独立に重さ０の保型関数

　　ｊ（ａｚ＋ｂ／ｃｚ＋ｄ）＝ｊ（ｚ）

　　ａｄ−ｂｃ＝１

を構成した．ｊ（ｚ）は最も簡単でよく知られているＳＬ（２，Ｚ）不変な保型関数で，ｑ＝ｅｘｐ（２πｉｚ）とおくと，

　　ｊ(z)=E4(z)^3/Δ(z)

　　　　＝１／ｑ＋７４４＋１９６８８４ｑ＋２１４９３７６０ｑ^2＋８６４２９９９７０ｑ^3＋・・・

と展開される．Ｊ，Ｊ5は楕円モジュラー関数と呼ばれるものであり，

　　Ｊ(τ)＝１／１２^3（１／ｑ＋７４４＋１９６８８４ｑ＋・・・）

Ｊ5はその５等分値である．

　このようにして，クラインは５次方程式の回転群と楕円関数が絡み合った小宇宙で，５次方程式が特殊な楕円関数を用いて解ける理由を考察し，決定的な答えを導き出したのである．

＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝