数学大好き宣言!

勉強メモ。おもしろいことを探していきたい。

7/26メモ

 x^3+px+qの判別式は -4p^3-27q^2。これはいわゆる解の差積の二乗で、本当は深いが今は深入りしない。3次方程式のガロア群がアーベルになるのは、判別式が平方な有理数になるときだという。そのときに根が円分体に含まれることを具体例で見る。最終目標は一般の場合に解決すること。まずx^3-3x+1,これは判別式が-4*(-3)³-27*1=81=9²で平方。解そのものは形が複雑だが、解の一部(解と、一方を他方で簡単に書き表せる関係にある数)は書けて、(p/2 + √D)^(1/3),ただしD=p³/27 + q²/4 となる。今度は既にどの体に含まれるかわかっているもの。x⁶+x⁵+x⁴+x³+x²+x+1=0(7等分方程式)で変数をy=x+1/xを変数に書き換えるとy³+y²-2y-1=0,さらに計算しやすいよう平行移動などをするとt³-21t-7が得られる。解は7等分体に含まれ、これは判別式が7²*3⁸で平方数となる。ひとつの共通点がみつかる。pとqの比が3:1(絶対値の比)だ。すなおにp=-3qとして判別式に代入してみると4*27q³-27q²=27q²(4q-1)だ。12q-3を平方にする必要があるなあ。特に全ての場合を尽くすとかの理論的な重要さは見えないけど、計算しやすくていいな。3(4q-1)を計算していって平方になるときを探せばアーベルな方程式をつくれる。ひとつめのケースはq=1で12-3=9=3²、2つめはqは7で3*27=9²となっている。4q-1=3r²の整数解だよね。q=(3r²+1)/4と変形できて、r奇数のとき分子はいつも4でわれると示せるから、ここにどんどん奇数を代入でどんどん求まる。rを2r+1におきかえちゃうとq=3r²+3r+1.ひとつめの例はr=0でq=0+0+1=1、二つ目の例はr=1でq=3+3+1=7となっている。次は19だな。かなり行き当たりばったりやったけど、ガロア群がアーベルな3次方程式を無数に生成でき、しかも係数もしっかり式でかける方法を手に入れたぞ。理論を進めるのにも役立つだろう。tこの形でないケースでも、ガロア群がアーベルになるケース全体を求めようとしたらけっこう大変そう。