代數基本定理

代數基本定理

數學定理
(代數學基本定理)任何複系數一元n次多項式方程在複數域上至少有一根(n≥1),由此推出,n次複系數多項式方程在複數域内有且隻有n個根(重根按重數計算)。代數基本定理在代數乃至整個數學中起着基礎作用。據說,關于代數學基本定理的證明,現有200多種證法。美國數學家John Willard Milnor在數學名着《從微分觀點看拓撲》一書中給了一個幾何直觀的證明,但是其中用到了和臨界點測度有關的sard定理。的一個根,這個論證具有高度的創造性,但從現代的标準看依然是不嚴格的,因為他依靠了曲線的圖形,證明它們必然相交,而這些圖形是比較複雜,正中隐含了很多需要驗證的拓撲結論等等。
  • 中文名:代數基本定理
  • 外文名:fundamental theorem of algebra
  • 提出者:洛特
  • 分類:數學
  • 證明:高斯

發展簡史

代數基本定理在代數乃至整個數學中起着基礎作用。最早該定理由德國數學家羅特于1608年提出。據說,關于代數學基本定理的證明,現有200多種證法。迄今為止,該定理尚無純代數方法的證明。大數學家J.P.塞爾曾經指出:代數基本定理的所有證明本質上都是拓撲的。美國數學家John Willard Milnor在數學名著《從微分觀點看拓撲》一書中給了一個幾何直觀的證明,但是其中用到了和臨界點測度有關的sard定理。複變函數論中,對代數基本定理的證明是相當優美的,其中用到了很多經典的複變函數的理論結果。

該定理的第一個證明是法國數學家達朗貝爾給出的,但證明不完整。接着,歐拉也給出了一個證明,但也有缺陷,拉格朗日于1772年又重新證明了該定理,後經高斯分析,證明仍然很不嚴格的。

代數基本定理的第一個嚴格證明通常認為是高斯給出的(1799年在哥廷根大學的博士論文)高斯後來又給出了另外三個證法,其中第四個證法是他71歲公布的,并且在這個證明中他允許多項式的系數是複數

定理定義

代數學基本定理說明,任何複系數一元次多項式方程在複數域上至少有一根。

由此推出,次複系數多項式方程在複數域内有且隻有個根(重根按重數計算)。

有時這個定理表述為:任何一個非零的一元次複系數多項式,都正好有個複數根。這似乎是一個更強的命題,但實際上是“至少有一個根”的直接結果,因為有一個根,隻要不斷把多項式除以,即可從有一個根推出有個根。

盡管這個定理被命名為“代數基本定理”,但它還沒有純粹的代數證明,許多數學家都相信這種證明不存在。另外,它也不是最基本的代數定理;因為在那個時候,代數基本上就是關于解實系數或複系數多項式方程,所以才被命名為代數基本定理。

最小模方法

這一方法是阿爾岡使用的方法.它是純粹實分析的,沒有使用複變函數論,而隻用到了複數的四則運算和開根運算。

是複系數次多項式.不妨假定不是它的零點.顯然函數在全複平面上下有界.通過三角不等式容易得出:當充分大時一定有

于是當趨于無窮時趨于無窮.故|一定在某點達到它的下确界;這是證明中第一次使用實數域的完備性.可以重寫多項式

如果,那麼設的幅角為,并命構造複數是證明中第二次使用實數域的完備性.于是當充分小時就有:

矛盾.于是必然有

定理推廣

為d維連續局部鞍,為自然數,平方變差過程交互變差過程.若令.則過程為d維Brown運動。

定理意義

有時這個定理表述為:任何一個非零的一元次複系數多項式,都正好有n個複數根。這似乎是一個更強的命題,但實際上是“至少有一個根”的直接結果,因為不斷把多項式除以它的線性因子,即可從有一個根推出有個根。

盡管這個定理被命名為“代數基本定理”,但它還沒有純粹的代數證明,許多數學家都相信這種證明不存在。另外,它也不是最基本的代數定理;因為在那個時候,代數基本上就是關于解實系數或複系數多項式方程,所以才被命名為代數基本定理。

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