五次方程到底有没有根式解?
写了一篇《
解方程的故事》,引起争论,有人举出吴中祥老师的文章《
任意n次不可约方程的根式解》为例,认为我说“五次方程没有根式解”错了。吴老师也以讨论的态度邀我读他的文章,因此我认真读了一下。本文就事论事,如对吴老师有冒犯,请原谅。
这篇文章显然是对数学不熟悉的人写的,错误甚多。仅举一二最基本的错误。
(1)当解五次方程时,文中定义$a=(-1-i*\sqrt{3})/2$, $b=(-1-i*\sqrt{3})/2$。然后引入待定参数$z_1$, $z_2$, $z_3$, $z_4$,并设
$y_1=z_1+z_2+z_3+z_4$,
$y_2=az_1+az_2+bz_3+bz_4$,
$y_3=az_1+bz_2+az_3+bz_4$,
$y_4=bz_1+az_2+bz_3+az_4$,
$y_5=bz_1+az_2+bz_3+az_4$.
这么设是否可以?换句话说,是不是任何一个五次方程(无四次方项)的根都可以由适当选择$z_1$, $z_2$, $z_3$, $z_4$将其表示出来?考查$y^5-y^3=0$。它的解是$\{1,-1,0,0,0\}$。将其代入上述方程,易知,系数阵秩为$3$,增广阵秩为$4$,无解。其实,从测度论可知,能表成上述形式的方程(解)是零测集,也就是说,几乎所有五次方程的解都不能表示成这种形式。
(2)吴建议用消元法解$z_1$, $z_2$, $z_3$, $z_4$。大家都知道,两个二元二次方程,如用消元法,最好(能分解时)是变成四次,如果不能分解,解出$x$包括根号$y$的函数,要变成多项式形式,还要升高次数。就算连续消元能成功,解到$z_4$时是几次方程?如何保证它有根式解?
还有一些很可笑的地方,例如说:“当方程的整个求解过程中添加根式的最大指数$n^*>4$时,一般不可约代数方程没有根式解。”这是可笑的,跟Galois理论毫无关系。考虑不可约可解方程$x^5=2$,一个解是$x=2^{1/5}$。不添加五次根式能行吗?
因为在数学院,接触到的“民数”比较多,他们许多人都很善良、执着。但他们的共同点是,缺乏近代数学的训练,逻辑与推理混乱。最近有两位网友,做哥德巴赫猜想,投稿被编辑部不审而退,征求我的建议。我说:“如果你不是职业数学家,忘了哥德巴赫猜想,该干么干么。”近代数学已经发展到这种程度,没有专门训练就无法跟踪其逻辑与推理。对纯粹数学的难题,我不行,你们也不行,还是把它们留给纯粹数学家吧。
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关于“五次方程到底有没有根式解?”的几点注释