■正7角形の辺と対角線(その6)
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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