自高斯的博士论文揭示了前期数学家证明的不足之后,关于此定理的证明便接踵而至,意大利数学史学家吉诺·洛里亚于1891年整理了一份 从1749 年(达朗贝尔)至 1891年期间将近80位数学家证明基本定理的文献清单,基于这些文献清单,深入剖析为什么有这么多关于代数基本定理的证明 。
从1749年到1849 年期间,代数基本定理的证明历史分为代数证明史和分析证明史,主导代数证明的数学家主要有欧拉、拉格朗日、戴维、拉普拉斯、伍德、高斯 。主导分析证明的数学家有达朗贝尔、高斯、阿尔冈、柯西 。
高斯对代数基本定理的第三次证明高斯一生为此定理提供 4次证明:1799 年的第一次证明作为博士论文发表于赫尔姆施泰特大学,在以后的1815 年、1816 年、1849年分别给出代数基本定理的另外三个证明 。高斯在1816年发表的第三次证明开篇讲道:
方程理论中最重要的定理,前两个早期证明版本的不同之处在于:前者非常简 短和简单,但部分基于几何考虑,而另一个则纯粹是分析性的,但要复杂得多 。另一 方面,基于完全不同的原理,目前的第三个证明也是纯粹的分析性的,但在简单和简 洁性方面甚至超过了第一个 。
可见第三次证明对高斯的重要性,从19 世纪中叶至 20 世纪末期,有研究者复原高斯第三次证明的思想过程,其对应于吴文俊先生提倡的数学史研究范式中的 “古证复原”方法 。本文基于原始文献和研究文献,在遵循高斯原始证明思想的基 础上,对第三次证明中函数y提供一种新的证明思路 。
埃尔?拉梅引理
1834年,法国数学家加布里埃尔?拉梅发表了一篇关于以太流体平衡定律的文章,论文第二部分共轭正交面一节中,拉梅证明了如下定理:
当一个曲面系统由一般方程:
![代数基本定理 零点定理证明](/images/defaultpic.gif)
定义时,ε_1,ε_2表示为ρ_1,ρ_2的各个函数,令
![代数基本定理 零点定理证明](/images/defaultpic.gif)
α,β是不动点坐标,常数α,β和A之间互不相同,以上方程式给出:
![代数基本定理 零点定理证明](/images/defaultpic.gif)
从而有:
![代数基本定理 零点定理证明](/images/defaultpic.gif)
证得曲面系统是 正交且等温的 。
函数y的重新构造
高斯首先设系数为实数的多项式:
![代数基本定理 零点定理证明](/images/defaultpic.gif)
至少有一个(实数或复数)解,使得?f(x)=0,r,φ为其他变量并设:
![代数基本定理 零点定理证明](/images/defaultpic.gif)
高斯将函数?f(x)替换为:
![代数基本定理 零点定理证明](/images/defaultpic.gif)
并分为实部t和虚部u:
![代数基本定理 零点定理证明](/images/defaultpic.gif)
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