高斯在他的博士论文中证明了以下命题,并将其升级为定理:一个具有复系数的n次代数方程g(x)=0,其中n为正整数:
有 至少一个复杂的解决方案。 (这里我们把实数看做虚部为零的复数)
人们把高斯的上述结论称为代数基本定理。
上述定理在欧拉在世时并未得到证明,但欧拉直接将其应用到无穷级数的研究中。
应用上述定理可以证明下列命题:
多项式g(x):
它可以精确分解为n个一阶因子的乘积:
其中b1,b2…bn都是g(x)=0的根。
我们可以应用高斯论文中的结论来证明这个命题!
证明
让我们考虑下面的多项式:
我们发现当这个多项式乘以一个因子 x-a 时,我们有:
p>这样,我们得到一个一般性的结论:
根据上面的公式,我们可以知道:
我们观察一个如图所示的多项式g(x) 下图:
由Gaussian论文中的结论可知,g(x)=0必有复根,记为b,观察如下推导,得 我们之前探索过的分解形式:
因为g(b)=0我们知道:g(x)-g(b)=g(x),我们可以提出一个因子x-b得到如下关系 :
我们有h(x)也对g(x)进行运算,我们可以继续这样运算,不断提取因子,把g(x)写成如下:
此时我们不知道这些b1,b2…bn是不是g(x)=0的所有根,我们假设不是这样,还有一个根c,我们得到下面的复积 形式,因为c是g(x)的根,所以g(c)=0:
如果几个复数的乘积为零,则至少有一个复数一定为零,所以我们 知道 c 是 b1, b2…bn 之一,所以我们证明 b1, b2 …bn 都是 g(x)=0 的根。
于是我们根据高斯博士论文的结论证明了多项式g(x)可以精确分解为n个线性因子的乘积。