欧拉线的证明(代数基本定理)

时间: 2024-06-02
分类: 生活百科
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高斯的博士论文解决的问题

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高斯在他的博士论文中证明了如下的命题,使之升级为了定理:一个带有复数系数的n次代数方程g(x)=0,其中n为正整数:

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至少有一个复数解。(在这里我们把实数看成虚部为零的复数)

人们称上述高斯的结论为代数基本定理。

上述定理在欧拉的有生之年都未得到证明,但是欧拉直接将其应用到了无穷级数的研究当中。

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应用上述定理可证明如下命题:

多项式g(x):

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可以恰好分解为n个一次因式的乘积:

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其中b1,b2...bn是g(x)=0的所有的根。

我们可以应用高斯论文中的结论证明这个命题!

证明

让我们考虑如下的多项式:

c96ab6010ef34ecb02a47dd18853b8.pc_detail&x-expires=1663297486&x-signature=wnbv2j3iizhjjughdg0has6ufku%3d

我们发现当给这个多项式乘以一个因子x-a时,我们有:

ce2914a0a4b4ddd6a05f2ecbb2a9b9.pc_detail&x-expires=1663297486&x-signature=d3e%2fgdswp%2bmxu7ilxc0%2byiauaqw%3d

这样我们得到了一般的结论:

c5524a33fe0672185c097b61945778.pc_detail&x-expires=1663297486&x-signature=gonkvcozn01ayao%2bzekpuls43ti%3d

根据上述公式我们可以知道:

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下面我们观察一个多项式g(x)如下图所示:

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由高斯论文中的结论可知,g(x)=0必有一个复数根我们记为b,那么我们观察如下推导,我们得到了之前我们探究过的因式分解的形式:

4511034f596c821e0523579ffdc47c.pc_detail&x-expires=1663297486&x-signature=xrkx0a1oasabpyefbrdyq7asyhq%3d

因为g(b)=0我们可知:g(x)-g(b)=g(x),我们可以提出一个因子x-b得到如下关系:

6a3e183fc47e1fcf7f27ca85f39fa9.pc_detail&x-expires=1663297486&x-signature=9lirpstwdw0yoyl9fmzfe55z1aq%3d

我们对h(x)也进行g(x)的操作,我们可以不断这样操作,不断地提取因子,将g(x)写成如下形式:

d0e7406f9d00b6f7309d94178ff49e.pc_detail&x-expires=1663297486&x-signature=s%2bbcfzp4q1zsspkuyvozvrg5gsw%3d

此时我们还不知道这些b1,b2...bn 是不是g(x)=0的所有的根,我们假设不是这样的,还有另一个根c,我们得到了如下复数乘积的形式,由于c是g(x)的根,所以g(c)=0:

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如果若干复数相乘乘积为零,必须至少有一个复数为零 ,因此可知c是b1,b2...bn 中的一个,所以我们证明了b1,b2...bn是g(x)=0的所有的根。

因此我们根据高斯博士论文中的结论证明了多项式g(x)可以恰好分解为n个一次因式的乘积。

延伸阅读:

代数基本定理的证明(数学史上最重要的证明之一)

代数基本定理的证明(代数学发展简史)

高斯定理的证明(天才高斯)

刘维尔定理证明(100)

托勒密定理证明(托勒密定理及其应用)

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