Pierwiastnik względem ustalonych liczb – wyrażenie algebraiczne zbudowane z tych liczb za pomocą czterech podstawowych działań arytmetycznych oraz pierwiastków stopni naturalnych.

Pierwiastnikiem względem liczb oraz jest np. Wyrażenie to można zatem zapisać z użyciem skończonej ilości znaków czterech działań arytmetycznych i działania pierwiastkowania.

Definicja formalna

Definicja (dla podciał ciała liczb zespolonych)

Liczbę zespoloną można przedstawić za pomocą pierwiastników, jeśli istnieją liczby zespolone oraz liczby naturalne takie, że kładąc

(ciało liczb wymiernych), (rozszerzenie ciała o element ) dla

będziemy mieli

  • dla wszystkich oraz

Liczbę nazywa się stopniem powyższego przedstawienia.

Jeśli powyżej zastąpimy przez pewne ciało to otrzymamy definicję przedstawialności liczby w pierwiastnikach nad ciałem Jeśli to powiemy, że jest przedstawialna w pierwiastnikach względem .

Definicja 2 (ogólniejsza)

Niech będzie ciałem o charakterystyce 0. Element jest pierwiastnikowy względem ciała (albo element a wyraża się przez pierwiastniki względem ciała ), gdy istnieje ciąg ciał oraz dla których zachodzi warunek:

  • dla ciało jest ciałem rozkładu wielomianu postaci

Zbiór elementów pierwiastnikowych względem ciała oznacza się zwykle przez i nazywa domknięciem pierwiastnikowym ciała .

Jeśli jest ciałem charakterystyki to powyższy warunek definicji zastępuje się następującym:

  • dla ciało jest ciałem rozkładu wielomianu postaci gdzie albo wielomianu postaci .

Własności

  • Zbiór jest ciałem.
  • Każdy element pierwiastnikowy względem należy do .
  • Jeśli oraz równanie
nie ma pierwiastków wymiernych, to pierwiastki tego równania nie dają się przedstawić w pierwiastnikach kwadratowych.
  • Jeżeli i liczbami pierwszymi, to równanie nie jest rozwiązalne w pierwiastnikach względem .

Znaczenie i użycie

Pojęcie pierwiastnika odegrało ważną rolę w badaniach (między innymi Abela i Galois) nad rozwiązalnością równań algebraicznych jednej zmiennej stopni wyższych niż 4. Badania te inspirowane były znanymi wzorami, wyrażającymi pierwiastki równań niskich stopni (wzory podane przez del Ferra i Tartaglię, a znane jako wzory Cardana dla równań stopnia trzeciego i wzory Ferrariego dla czwartego). Niestety, okazało się, że w ogólnym przypadku (to znaczy poza wyjątkowymi układami wartości współczynników równania) pierwiastki równań stopni piątego i wyższych nie wyrażają się przez pierwiastniki względem współczynników równania (twierdzenie Abela-Ruffiniego).

Pierwiastniki kwadratowe mają zastosowanie w geometrii. Punkt jest konstruowalny za pomocą cyrkla i linijki wtedy i tylko wtedy, gdy jest pierwiastnikiem kwadratowym nad pewnym rozszerzeniem ciała (Wantzel). G. Mohr i L. Mascheroni udowodnili, że w twierdzeniu powyższym można ograniczyć się do cyrkla, a J. Steiner wykazał, że jeśli na płaszczyźnie dany jest okrąg wraz ze środkiem, można ograniczyć się do linijki.

Uwagi

  1. A więc także potęgi o wykładnikach naturalnych jako wielokrotne mnożenie.

Przypisy

  1. Pierwiastniki, [w:] Encyklopedia PWN [dostęp 2021-07-28].
  2. Wacław Sierpiński: Zasady algebry wyższej, „Monografie Matematyczne”. Tom 11, Rozdział 13. Plik pdf jest dostępny z serwisu Biblioteka Wirtualna Nauki.
  3. 1 2 Browkin 1977 ↓, s. 112.
  4. 1 2 Browkin 1977 ↓, s. 114.
  5. Browkin 1977 ↓, s. 144.
  6. Browkin 1977 ↓, s. 158.

Bibliografia

This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.