三次方程式 単拡大定理 Ⅴで根を表す
3次方程式x^3-3x-1 の解は3つとも実数根であり、
一つの根をaと置くと、ほかの根は a^2-a-2 、-a^2+2と書けるらしい
(そういう関係が根にある)
んでもって、こやつを根の有理式Ⅴで表したい。
まず、一つの根をaと置くと、ほかの根は a^2-a-2 、-a^2+2と書けるから
Ⅴ=a₊2b₊3c bに a^2-a-2 cに-a^2+2と置くと
Ⅴ=a₊2(a^2-a-)₊3(-a^2₊2)
計算してⅤ=-a^2-a₊2
次に
根がⅤの有理式で表せるならば fⅤ^2₊gⅤ₊h と仮定してよい fghは有理数
なぜならばガロア分解式 Ⅴ^3-9Ⅴ-9が成り立っており、(井汲ブログ参照)
Ⅴ^3=9Ⅴ₊9に変換できるので、Ⅴ^3以上の項は常に低い次数に置き換えられるから
さっそく
a=fⅤ^2₊gⅤ₊hを計算すると
Ⅴ^2=3a₊6になっており、いきなりきれいな形で出てきたので
fに1/3を代入して fⅤ^2=a₊2 よって
aが1/3Ⅴ^2ー2 であることがわかる Ⅴの有理式で表現できる
ここからaが求まったので、a^2-a-2 と-a^2₊2のⅤの式が求まる
-a^2₊2=1/3Ⅴ^2-Ⅴ-2 さらにa^2-a-2=-1/3Ⅴ^2₊Ⅴ₊4
ちなみに
Vの根を置き換えて
Ⅴ=b₊2a₊3c と置くと
Ⅴ=-2a^2₊a₊4 よって
またⅤ=fⅤ^2₊gⅤ₊h fgh は有理数のどれか
Ⅴ^2=-3a^2₊12 なのでとりあえず⁻1/3=fに代入して
-3a^2をa^2にする
-1/3×Ⅴ^2= a^2-4となる
Ⅴの式にあるー2a^2と打ち消したいので
-2/3Ⅴ^2=2a^2-8 これを Ⅴと合わせて
-2/3Ⅴ^2₊Ⅴ=a-4 よって 移項すると ⁻2/3Ⅴ^2₊Ⅴ₊4=a
ここではⅤのうちどれを指定しているのか決めていないので、コロコロ値が変わっているはず。 とりあえず計算のアプローチだけ
5次方程式の場合も簡単に求まる方法があればいいのだが、
一応 ここのサイトを見ると、解をⅤの多項式で表す方法のまとめがある。
下のブログの方は出版とかなさらないのですか 井汲氏もそうですが…
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