النظرية الأساسية للجبر

تنص النظرية الأساسية للجبر، والتي تُعرف أيضًا بنظرية دالمبير [1] أو نظرية دالمبير-غاوس [2]، على أن كل متعددة حدود غير ثابتة ذات متغير واحد ومعاملات مركبة لها جذر مركب واحد على الأقل . ويشمل ذلك متعددات الحدود ذات المعاملات الحقيقية ، لأن كل عدد حقيقي هو عدد مركب وجزؤه التخيلي يساوي صفرًا.

وبصورة مكافئة (بحسب التعريف)، تنص النظرية على أن حقل الأعداد المركبة مغلق جبرياً .

تنص النظرية أيضًا على ما يلي: كل متعددة حدود غير صفرية ذات متغير واحد من الدرجة n ومعاملات مركبة، لها، مع مراعاة التعددية ، n جذرًا مركبًا بالضبط. ويمكن إثبات تكافؤ العبارتين باستخدام القسمة المتتالية لمتعددات الحدود .

على الرغم من اسمها، فهي ليست أساسية في الجبر الحديث ؛ فقد سُميت بهذا الاسم عندما كان الجبر مرادفًا لنظرية المعادلات . إضافةً إلى ذلك، لا يمكن إثبات هذه النظرية في الجبر: إذ يتطلب إثباتها استخدام أساليب متسامية، مثل الطوبولوجيا ونظرية الدوال التحليلية لمتغير عقدي واحد.

تاريخ

كتب بيتر روث في كتابه "الحساب الفلسفي" (الذي نُشر عام 1608 في نورنبيرغ على يد يوهان لانتزنبرغر) [ 3 ] أن معادلة متعددة الحدود من الدرجة n (ذات معاملات حقيقية) قد يكون لها n حلًا. وأكد ألبرت جيرار في كتابه "الاختراع الجديد في الجبر " (الذي نُشر عام 1629) أن معادلة متعددة الحدود من الدرجة n لها n حلًا، لكنه لم يشترط أن تكون هذه الحلول أعدادًا حقيقية. علاوة على ذلك، أضاف أن تأكيده صحيح "إلا إذا كانت المعادلة غير مكتملة"، حيث تعني "غير مكتملة" أن أحد المعاملات على الأقل يساوي صفرًا. ومع ذلك، عندما يشرح جيرار بالتفصيل ما يعنيه، يتضح أنه يعتقد في الواقع أن تأكيده صحيح دائمًا؛ فعلى سبيل المثال، يُبين أن المعادلةx4=4x-3،{\displaystyle x^{4}=4x-3,}على الرغم من أنها غير مكتملة، إلا أنها تحتوي على أربعة حلول (مع مراعاة التكرارات): 1 (مرتين)،-1+أنا2،{\displaystyle -1+i{\sqrt {2}},}و-1-أنا2.{\displaystyle -1-i{\sqrt {2}}.}

كما سيُذكر لاحقًا، تنص النظرية الأساسية للجبر على أن كل متعددة حدود غير ثابتة ذات معاملات حقيقية يمكن كتابتها كحاصل ضرب متعددات حدود ذات معاملات حقيقية من الدرجة 1 أو 2. مع ذلك، في عام 1702، ادعى لايبنتز خطأً أنه لا يمكن كتابة أي متعددة حدود من النوع x⁴ + a⁴ ( حيث a عدد حقيقي ومختلف عن 0) بهذه الطريقة. لاحقًا، أدلى نيكولاس برنولي بالتصريح نفسه بخصوص متعددة الحدود x⁴ - 4x³ + 2x² + 4x + 4 ، لكنه تلقى رسالة من أويلر عام 1742 [ 4 ] تُبين أن هذه المتعددة الحدود تساوي

(x2-(2+α)x+1+7+α)(x2-(2-α)x+1+7-α)،{\displaystyle \left(x^{2}-(2+\alpha )x+1+{\sqrt {7}}+\alpha \right)\left(x^{2}-(2-\alpha )x+1+{\sqrt {7}}-\alpha \right),}

معα=4+27.{\displaystyle \alpha ={\sqrt {4+2{\sqrt {7}}}}.} وأشار أويلر أيضًا إلى أن

x4+أ4=(x2+أ2x+أ2)(x2-أ2x+أ2).{\displaystyle x^{4}+a^{4}=\left(x^{2}+a{\sqrt {2}}\cdot x+a^{2}\right)\left(x^{2}-a{\sqrt {2}}\cdot x+a^{2}\right).}

قام دالمبير بأول محاولة لإثبات النظرية عام 1746، لكن برهانه كان ناقصًا. من بين أمور أخرى، افترض ضمنيًا نظرية (تُعرف الآن بنظرية بويزو )، والتي لم تُثبت إلا بعد أكثر من قرن باستخدام النظرية الأساسية للجبر. وقدّم أويلر (1749)، ودي فونسينكس (1759)، ولاغرانج (1772)، ولابلاس (1795) محاولات أخرى. افترضت هذه المحاولات الأربع الأخيرة ضمنيًا تأكيد جيرار؛ بتعبير أدق، افترضت وجود حلول، وكل ما تبقى إثباته هو أن شكلها هو a  + bi لبعض الأعداد الحقيقية a و b . وبعبارة أخرى، افترض أويلر ودي فونسينكس ولاغرانج ولابلاس وجود حقل تفكيك لكثير الحدود p ( z ). 

في نهاية القرن الثامن عشر، نُشر برهانان جديدان لم يفترضا وجود جذور، لكن لم يكن أي منهما كاملاً. أحدهما، من وضع جيمس وود، وكان جبريًا في معظمه، ونُشر عام ١٧٩٨، لكنه قوبل بالتجاهل التام. كان برهان وود يعاني من ثغرة جبرية. [ ٥ ] أما البرهان الآخر، فقد نشره غاوس عام ١٧٩٩، وكان هندسيًا في معظمه، لكنه كان يعاني من ثغرة طوبولوجية، لم يسدها إلا ألكسندر أوستروفسكي عام ١٩٢٠، كما نوقش في سميل (١٩٨١). [ ٦ ]

نُشر أول برهان دقيق على يد أرجاند ، وهو عالم رياضيات هاوٍ ، عام 1806 (وأُعيد النظر فيه عام 1813)؛ [ 7 ] وفي هذا البرهان أيضًا، ولأول مرة، صِيغت النظرية الأساسية للجبر لكثيرات الحدود ذات المعاملات المركبة، بدلًا من المعاملات الحقيقية فقط. وقدّم غاوس برهانين آخرين عام 1816، ونسخة أخرى غير مكتملة من برهانه الأصلي عام 1849.

كان أول كتاب مدرسي يحتوي على برهان للنظرية هو كتاب كوشي " Cours d'analyse de l'École Royale Polytechnique" (1821). وقد تضمن برهان أرغاند، على الرغم من أن الفضل في ذلك لم يُنسب إلى أرغاند .

لا يُعدّ أيٌّ من البراهين المذكورة حتى الآن برهانًا بنائيًا . كان فايرشتراس أول من طرح، في منتصف القرن التاسع عشر، مسألة إيجاد برهان بنائي للنظرية الأساسية في الجبر. وقدّم حله، الذي يُعادل في المصطلحات الحديثة مزيجًا من طريقة دوراند-كيرنر ومبدأ استمرار التماثل ، في عام ١٨٩١. وقد حصل هيلموت كنيسر على برهان آخر من هذا النوع في عام ١٩٤٠، ثمّ بسّطه ابنه مارتن كنيسر في عام ١٩٨١.

بدون استخدام الاختيار القابل للعد ، لا يمكن إثبات النظرية الأساسية للجبر للأعداد المركبة بشكل بنائي استنادًا إلى أعداد ديديكيند الحقيقية (التي لا تُكافئ أعداد كوشي الحقيقية بشكل بنائي بدون الاختيار القابل للعد). [ 8 ] ومع ذلك، أثبت فريد ريتشمان نسخة مُعاد صياغتها من النظرية تُجدي نفعًا. [ 9 ]

عبارات مكافئة

توجد عدة صيغ مكافئة للنظرية:

  • كل متعددة حدود أحادية المتغير من الدرجة الموجبة ذات المعاملات الحقيقية لها جذر مركب واحد على الأقل .
  • كل متعددة حدود أحادية المتغير من الدرجة الموجبة ذات المعاملات المركبة لها جذر مركب واحد على الأقل .
    وهذا يستلزم مباشرةً ما سبق، لأن الأعداد الحقيقية هي أيضاً أعداد مركبة. وينتج العكس من حقيقة أنه يمكن الحصول على متعددة حدود ذات معاملات حقيقية بضرب متعددة الحدود في مرافقها المركب ( الذي يُحصل عليه باستبدال كل معامل بمرافقه المركب). وجذر هذا الناتج هو إما جذر لمتعددة الحدود المعطاة، أو جذر لمرافقها؛ وفي الحالة الأخيرة، يكون مرافق هذا الجذر جذراً لمتعددة الحدود المعطاة.
  • يمكن تحليل كل متعددة حدود أحادية المتغير من الدرجة الموجبة n ذات المعاملات المركبة إلى عواملها الأولية.ج(x-ر1)(x-رن)،{\displaystyle c(x-r_{1})\cdots (x-r_{n}),}أينج،ر1،...،رن{\displaystyle c,r_{1},\ldots ,r_{n}}هي أعداد مركبة.
    الأعداد المركبة nر1،...،رن{\displaystyle r_{1},\ldots ,r_{n}}هي جذور كثيرة الحدود. إذا ظهر جذر في عدة عوامل، فهو جذر متعدد ، وعدد مرات ظهوره هو، بحكم التعريف، تعدد الجذر.
    يتم إثبات أن هذه العبارة ناتجة عن العبارات السابقة عن طريق الاستدعاء الذاتي على n : عندما يكون الجذرر1{\displaystyle r_{1}}تم التوصل إلى قسمة كثير الحدود علىx-ر1{\displaystyle x-r_{1}}يوفر متعددة حدود من الدرجةن-1{\displaystyle n-1}والتي تكون جذورها هي الجذور الأخرى لكثير الحدود المعطى.

العبارتان التاليتان متكافئتان للعبارتين السابقتين، على الرغم من أنهما لا تتضمنان أي عدد مركب غير حقيقي. ويمكن إثبات هاتين العبارتين من خلال التحليلات السابقة بملاحظة أنه إذا كان r جذرًا غير حقيقي لكثير حدود ذي معاملات حقيقية، فإن مرافقه المركبر¯{\displaystyle {\overline {r}}}وهو أيضًا جذر، و(x-ر)(x-ر¯){\displaystyle (xr)(x-{\overline {r}})}هي كثيرة حدود من الدرجة الثانية بمعاملات حقيقية (وهذه هي نظرية الجذر المترافق المركب ). وعلى العكس، إذا كان لدينا عامل من الدرجة الثانية، فإن الصيغة التربيعية تعطي جذراً.

  • كل متعددة حدود أحادية المتغير ذات معاملات حقيقية من الدرجة الأكبر من اثنين لها عامل من الدرجة اثنين بمعاملات حقيقية.
  • يمكن تحليل كل متعددة حدود أحادية المتغير ذات معاملات حقيقية من الدرجة الموجبة إلى عوامل كما يلي:جص1صك،{\displaystyle cp_{1}\cdots p_{k},}حيث c عدد حقيقي وكلصأنا{\displaystyle p_{i}}هي كثيرة حدود أحادية من الدرجة الثانية على الأكثر بمعاملات حقيقية. علاوة على ذلك، يمكن افتراض أن عوامل الدرجة الثانية ليس لها أي جذر حقيقي.

البراهين

تتضمن جميع البراهين أدناه بعض التحليل الرياضي ، أو على الأقل المفهوم الطوبولوجي لاستمرارية الدوال الحقيقية أو المركبة. كما يستخدم بعضها دوالًا قابلة للتفاضل أو حتى دوالًا تحليلية . وقد أدى هذا الشرط إلى ملاحظة أن النظرية الأساسية للجبر ليست أساسية، ولا هي نظرية جبرية. [ 10 ]

تُثبت بعض براهين النظرية فقط أن أي كثيرة حدود غير ثابتة ذات معاملات حقيقية لها جذر مركب. هذه اللمة كافية لإثبات الحالة العامة، لأنه إذا أُعطيت كثيرة حدود غير ثابتة p ذات معاملات مركبة، فإن كثيرة الحدود

q=صص¯،{\displaystyle q=p{\overline {p}},}

تحتوي على معاملات حقيقية فقط، وإذا كان z جذرًا للمعادلة q ، فإن z أو مرافقه يكون جذرًا للمعادلة p . هنا،ص¯{\displaystyle {\overline {p}}}هي كثيرة الحدود التي تم الحصول عليها باستبدال كل معامل من معاملات p بمرافقه المركب ؛ جذورص¯{\displaystyle {\overline {p}}}هي بالضبط المرافقات المعقدة لجذور p .

تستخدم العديد من البراهين غير الجبرية للنظرية حقيقة (تُسمى أحيانًا "مبدأ النمو") مفادها أن دالة كثيرة الحدود p ( z ) من الدرجة n التي يكون معاملها المهيمن 1 تتصرف مثل zⁿ عندما تكون | z | كبيرة بما يكفي. وبشكل أدق، يوجد عدد حقيقي موجب R بحيث

12|zن|<|ص(z)|<32|zن|{\displaystyle {\tfrac {1}{2}}|z^{n}|<|p(z)|<{\tfrac {3}{2}}|z^{n}|}

عندما | z |  > R . 

البراهين التحليلية الحقيقية

حتى بدون استخدام الأعداد المركبة، يمكن إثبات أن كثيرة الحدود الحقيقية p ( x ): p (0) ≠ 0 من الدرجة n > 2 قابلة للقسمة دائمًا على كثيرة حدود تربيعية ذات معاملات حقيقية. [ 11 ] بعبارة أخرى، بالنسبة لبعض القيم الحقيقية a و b ، فإن معاملات الباقي الخطي عند قسمة p ( x ) على - ax - b تصبح صفرًا في آن واحد.

ص(x)=(x2-أx-ب)q(x)+xRص(x)(أ،ب)+Sص(x)(أ،ب)،{\displaystyle p(x)=(x^{2}-ax-b)q(x)+x\,R_{p(x)}(a,b)+S_{p(x)}(a,b),}

حيث q ( x ) متعددة حدود من الدرجة n - 2. المعاملات Rp ( x ) ( a , b ) و Sp ( x ) ( a , b ) مستقلة عن x ومحددة تمامًا بمعاملات p ( x ). من حيث التمثيل، فإن Rp ( x ) ( a , b ) و Sp ( x ) ( a , b ) متعددتا حدود ثنائيتي المتغيرات في a و b . على غرار برهان غاوس الأول (غير المكتمل) لهذه النظرية من عام 1799، يكمن المفتاح في إثبات أنه لأي قيمة سالبة كبيرة بما فيه الكفاية لـ b ، فإن جميع جذور كل من Rp ( x ) ( a , b ) و Sp ( x ) ( a , b ) في المتغير a هي قيم حقيقية ومتبادلة (خاصية التداخل). باستخدام سلسلة شبيهة بسلسلة ستورم تحتوي على Rp ( x ) ( a , b ) و Sp ( x ) ( a , b ) كحدود متتالية، يمكن إثبات التداخل في المتغير a لجميع الأزواج المتتالية في السلسلة عندما تكون قيمة b سالبة كبيرة بما فيه الكفاية . بما أن Sp ( a , b = 0) = p ( 0) ليس لها جذور، فإن تداخل Rp ( x ) ( a , b ) و Sp ( x ) ( a , b ) في المتغير a يفشل عند b = 0. يمكن تطبيق حجج طوبولوجية على خاصية التداخل لإظهار أن موضع جذور Rp ( x ) ( a , b ) و Sp (x ) ( a , b ) يجب أن يتقاطع لبعض القيم الحقيقية a و b < 0.

يقدم شيلدون أكسلر برهانًا للنظرية الأساسية للجبر باستخدام صيغة دي موافر ونظرية القيمة القصوى على مجموعة مضغوطة في كتاب مدرسي بعنوان Linear Algebra Done Right . [ 12 ]

البراهين التحليلية المعقدة

أوجد قرصًا مغلقًا D نصف قطره r مركزه نقطة الأصل بحيث يكون | p ( z )|  >  | p (0)| كلما كان | z |  r . وبالتالي، فإن أصغر قيمة لـ | p ( z )| على D ، والتي يجب أن تكون موجودة لأن D قرص متراص ، تتحقق عند نقطة ما z₀ داخل D ، وليس عند أي نقطة على حدوده. وبتطبيق مبدأ القيمة المطلقة القصوى على 1/ p ( z ) ، فإن p ( z₀ ) = 0. بمعنى آخر، z₀ هي صفر للدالة p ( z ) .   

لا يتطلب أحد أشكال هذا البرهان مبدأ القيمة المطلقة القصوى (في الواقع ، تُقدّم حجة مماثلة برهانًا على مبدأ القيمة المطلقة القصوى للدوال التحليلية). بالاستمرار من قبل استخدام المبدأ، إذا كان a  := p ( z₀ ) ≠ 0، فإنه بتوسيع p ( z ) بدلالة قوى z - z₀ ، يمكننا كتابة

ص(z)=أ+جك(z-z0)ك+جك+1(z-z0)ك+1++جن(z-z0)ن.{\displaystyle p(z)=a+c_{k}(z-z_{0})^{k}+c_{k+1}(z-z_{0})^{k+1}+\cdots +c_{n}(z-z_{0})^{n}.}

هنا، تمثل c<sub> j </sub> معاملات كثيرة الحدود zp ( z + z<sub> 0</sub> ) بعد التوسيع، و k هو دليل أول معامل غير صفري بعد الحد الثابت . بالنسبة لقيم z القريبة بما فيه الكفاية من z<sub> 0</sub>، يكون سلوك هذه الدالة مشابهًا تقاربيًا لكثيرة الحدود الأبسط.q(z)=أ+جك(z-z0)ك{\displaystyle q(z)=a+c_{k}(z-z_{0})^{k}}وبشكل أدق، الوظيفة

|ص(z)-q(z)(z-z0)ك+1|م\displaystyle \left|{\frac {p(z)-q(z)}{(z-z_{0})^{k+1}}}\right|\leq M}

لبعض الثوابت الموجبة M في جوار ما لـ z 0. لذلك، إذا عرّفناθ0=(arg(أ)+π-arg(جك))/ك{\displaystyle \theta _{0}=(\arg(a)+\pi -\arg(c_{k}))/k}ودعz=z0+رهـأناθ0{\displaystyle z=z_{0}+re^{i\theta _{0}}}برسم دائرة نصف قطرها r > 0 حول z ، ثم لأي قيمة صغيرة كافية لـ r (بحيث يتحقق الحد M )، نرى أن

|ص(z)||q(z)|+رك+1|ص(z)-q(z)رك+1||أ+(-1)جكركهـأنا(arg(أ)-arg(جك))|+مرك+1=|أ|-|جك|رك+مرك+1\displaystyle \begin{aligned}|p(z)|&\leq |q(z)|+r^{k+1}\left|{\frac {p(z)-q(z)}{r^{k+1}}}\right|\\[4pt]&\leq \left|a+(-1)c_{k}r^{k}e^{i(\arg(a)-\arg(c_{k}))}\right|+Mr^{k+1}\\[4pt]&=|a|-|c_{k}|r^{k}+Mr^{k+1}\end{aligned}}}

عندما تكون قيمة r قريبة بما يكفي من الصفر، يكون هذا الحد الأعلى لـ | p ( z )| أصغر تمامًا من | a |، مما يناقض تعريف z₀ . هندسيًا، وجدنا اتجاهًا صريحًا θ₀ بحيث إذا اقتربنا من z₀ من هذا الاتجاه ، يمكننا الحصول على قيم p ( z ) أصغر في القيمة المطلقة من | p ( z₀ ) |.

يمكن الحصول على برهان تحليلي آخر باتباع هذا المنطق، بملاحظة أنه بما أن | p ( z )|  >  | p (0)| خارج D ، فإن القيمة الصغرى لـ | p ( z )| على كامل المستوى المركب تتحقق عند z₀ . إذا كان | p ( z₀ )| > 0، فإن 1/ p دالة تحليلية محدودة على كامل المستوى المركب، لأنه لكل عدد مركب z ، |1/ p ( z )| ≤ |1/ p ( z₀ )|. بتطبيق نظرية ليوفيل ، التي تنص على أن الدالة الكاملة المحدودة يجب أن تكون ثابتة، فإن هذا يستلزم أن 1/ p ثابتة، وبالتالي أن p ثابتة. وهذا يُعطي تناقضًا، ومن ثم فإن p ( z₀ ) = 0. [ 13 ]      

يستخدم برهان تحليلي آخر مبدأ الحجة . ليكن R عددًا حقيقيًا موجبًا كبيرًا بما يكفي بحيث يكون لكل جذر من جذور p ( z ) قيمة مطلقة أصغر من R ؛ يجب أن يوجد مثل هذا العدد لأن كل دالة متعددة الحدود غير ثابتة من الدرجة n لها على الأكثر n جذرًا. لكل r  > R ، انظر إلى العدد 

12πأناج(ر)ص(z)ص(z)دz،{\displaystyle {\frac {1}{2\pi i}}\int _{c(r)}{\frac {p'(z)}{p(z)}}\,dz,}

حيث c ( r ) هي الدائرة التي مركزها 0 ونصف قطرها r وتتجه عكس اتجاه عقارب الساعة؛ ينص مبدأ الحجة على أن هذا العدد هو عدد أصفار p ( z ) في الكرة المفتوحة التي مركزها 0 ونصف قطرها r ، وهو، بما أن r  > R ، العدد الإجمالي لأصفار p ( z ). من جهة أخرى، فإن تكامل n / z على طول c ( r ) مقسومًا على 2πi يساوي n . لكن الفرق بين العددين هو 

12πأناج(ر)(ص(z)ص(z)-نz)دz=12πأناج(ر)zص(z)-نص(z)zص(z)دz.''

بسط المقدار الكسري المراد تكامله درجته على الأكثر n  1، ودرجة مقامه n  +  1. لذلك، يؤول العدد المذكور أعلاه إلى الصفر عندما r → +∞. ولكن هذا العدد يساوي أيضًا N  وبالتالي N = n .   

يمكن تقديم برهان تحليلي معقد آخر من خلال الجمع بين الجبر الخطي ونظرية كوشي . لإثبات أن لكل متعددة حدود معقدة من الدرجة n  >  0 جذرًا، يكفي إثبات أن لكل مصفوفة مربعة معقدة من الرتبة n  > 0 قيمة ذاتية  (معقدة) . [ 14 ] ويُبرهن على هذه العبارة الأخيرة بالتناقض .

لتكن A مصفوفة مربعة مركبة من الرتبة n  >  0، ولتكن I <sub>n</sub> مصفوفة الوحدة من نفس الرتبة. افترض أن A ليس لها قيم ذاتية. لنعتبر دالة الحل.

R(z)=(zأنان-أ)-1،{\displaystyle R(z)=(zI_{n}-A)^{-1},}

وهي دالة ميرومورفية على المستوى المركب بقيم في فضاء متجهات المصفوفات. القيم الذاتية للمصفوفة A هي تحديدًا أقطاب الدالة R ( z ). وبما أن A ، بحسب الفرض، ليس لها قيم ذاتية، فإن الدالة R ( z ) هي دالة تامة ، وتنص نظرية كوشي على أن

ج(ر)R(z)دz=0.{\displaystyle \int _{c(r)}R(z)\,dz=0.}

من ناحية أخرى، فإن توسيع R ( z ) كمتسلسلة هندسية يعطي:

R(z)=z-1(أنان-z-1أ)-1=z-1ك=01zكأك{\displaystyle R(z)=z^{-1}(I_{n}-z^{-1}A)^{-1}=z^{-1}\sum _{k=0}^{\infty }{\frac {1}{z^{k}}}A^{k}\cdot }

هذه الصيغة صالحة خارج القرص المغلق ذي نصف القطرأ{\displaystyle \|A\|}( معيار المؤثر A ) . ليكنر>أ.{\displaystyle r>\|A\|.}ثم

ج(ر)R(z)دz=ك=0ج(ر)دzzك+1أك=2πأناأنان{\displaystyle \int _{c(r)}R(z)dz=\sum _{k=0}^{\infty }\int _{c(r)}{\frac {dz}{z^{k+1}}}A^{k}=2\pi iI_{n}}

(حيث يكون الحد k  =  0 فقط ذا تكامل غير صفري). وهذا تناقض، وبالتالي فإن للمصفوفة A قيمة ذاتية.

وأخيراً، ربما تقدم نظرية روشيه أقصر برهان للنظرية.

البراهين الطوبولوجية

رسم متحرك يوضح برهان كثير الحدودx5-x-1{\displaystyle x^{5}-x-1}

لنفترض أن القيمة الصغرى لـ | p ( z ) | على كامل المستوى المركب تتحقق عند z₀ ؛ وقد تبين في البرهان الذي يستخدم نظرية ليوفيل أنه لا بد من وجود مثل هذا العدد. يمكننا كتابة p ( z ) على شكل متعددة حدود في z - z₀ : يوجد عدد طبيعي وتوجد أعداد مركبة cₖ , cₖ + 1 , ... , cₙ بحيث cₖ 0 و :      

ص(z)=ص(z0)+جك(z-z0)ك+جك+1(z-z0)ك+1++جن(z-z0)ن.{\displaystyle p(z)=p(z_{0})+c_{k}(z-z_{0})^{k}+c_{k+1}(z-z_{0})^{k+1}+\cdots +c_{n}(z-z_{0})^{n}.}

إذا كانت p ( z 0 ) غير صفرية، فإنه يترتب على ذلك أنه إذا كان a هو الجذر k لـ − p ( z 0 )/ c k وإذا كانت t موجبة وصغيرة بما فيه الكفاية، فإن | p ( z 0 + ta )| < | p ( z 0 )|، وهو أمر مستحيل، لأن | p ( z 0 )| هو الحد الأدنى لـ | p | على D.    

لإثبات طوبولوجي آخر بالتناقض، لنفترض أن متعددة الحدود p ( z ) ليس لها جذور، وبالتالي لا تساوي صفرًا أبدًا. تخيل متعددة الحدود كدالة من المستوى المركب إلى المستوى المركب. فهي تحول أي دائرة | z |  = R إلى حلقة مغلقة، وهي منحنى P ( R ). سندرس ما يحدث لعدد لفات P ( R ) عند القيم القصوى عندما تكون R كبيرة جدًا وعندما R = 0. عندما تكون R عددًا كبيرًا بما فيه الكفاية، فإن الحد الرئيسي z <sub> n</sub> من p ( z ) يهيمن على جميع الحدود الأخرى مجتمعة؛ بعبارة أخرى، 

|zن|>|أن-1zن-1++أ0|.{\displaystyle \left|z^{n}\right|>\left|a_{n-1}z^{n-1}+\cdots +a_{0}\right|.}

عندما يقطع المحور z الدائرةRهـأناθ{\displaystyle Re^{i\theta }}مرة واحدة عكس اتجاه عقارب الساعة(0θ2π)،{\displaystyle (0\leq \theta \leq 2\pi ),}ثمzن=Rنهـأنانθ{\displaystyle z^{n}=R^{n}e^{in\theta }}تدور الرياح n مرة عكس اتجاه عقارب الساعة(0θ2πن){\displaystyle (0\leq \theta \leq 2\pi n)}حول نقطة الأصل (0,0)، وكذلك P ( R ). في الطرف الآخر، عندما | z |  =  0، يكون المنحنى P (0) هو النقطة الوحيدة p (0)، والتي يجب أن تكون غير صفرية لأن p ( z ) لا تساوي صفرًا أبدًا. بالتالي، يجب أن تكون p (0) مختلفة عن نقطة الأصل (0,0)، التي تُمثل 0 في المستوى المركب. ومن ثم، فإن عدد لفات P (0) حول نقطة الأصل (0,0) يساوي صفرًا. الآن، سيؤدي تغيير R باستمرار إلى تشويه الحلقة باستمرار . عند قيمة معينة لـ يجب أن يتغير عدد اللفات. لكن هذا لا يمكن أن يحدث إلا إذا كان المنحنى P ( R ) يشمل نقطة الأصل (0,0) عند قيمة معينة لـ R. ولكن عندئذٍ، عند قيمة معينة لـ z على تلك الدائرة، | z |  = يكون لدينا p ( z ) = 0، وهو ما يناقض فرضنا الأصلي. لذلك، فإن p ( z ) لها صفر واحد على الأقل. 

البراهين الجبرية

يجب أن تستخدم هذه البراهين الخاصة بالنظرية الأساسية للجبر الحقيقتين التاليتين حول الأعداد الحقيقية التي ليست جبرية ولكنها تتطلب قدراً ضئيلاً من التحليل (وبشكل أدق، نظرية القيمة المتوسطة في كلتا الحالتين):

  • كل متعددة حدود ذات درجة فردية ومعاملات حقيقية لها جذر حقيقي ما؛
  • كل عدد حقيقي غير سالب له جذر تربيعي.

الحقيقة الثانية، بالإضافة إلى الصيغة التربيعية ، تستلزم نظرية كثيرات الحدود التربيعية الحقيقية. بعبارة أخرى، تُظهر البراهين الجبرية للنظرية الأساسية أنه إذا كان R أي حقل حقيقي مغلق ، فإن امتداده C = R ( -1 ) يكون مغلقًا جبريًا.

بالحث

كما ذُكر أعلاه، يكفي التحقق من العبارة "لكل متعددة حدود غير ثابتة p ( z ) ذات معاملات حقيقية جذر مركب". يمكن إثبات هذه العبارة بالاستقراء على أكبر عدد صحيح غير سالب k بحيث يقسم 2k درجة n من p ( z ). ليكن a معامل zₙ في p ( z ) ، وليكن F حقل تجزئة لـ p ( z ) على C ؛ بعبارة أخرى، يحتوي الحقل F على C ، وتوجد عناصر z₁ , z₂ , ..., zₙ في F بحيث

ص(z)=أ(z-z1)(z-z2)(z-zن).{\displaystyle p(z)=a(z-z_{1})(z-z_{2})\cdots (z-z_{n}).}

إذا كان k  =  0، فإن n عدد فردي، وبالتالي فإن p(z) له جذر حقيقي. الآن، لنفترض أن n = 2km ( حيث m عدد فردي و  k  > 0 ) وأن النظرية قد تم إثباتها بالفعل عندما تكون درجة كثيرة الحدود على الصورة 2k - 1m حيث m عدد فردي. بالنسبة لعدد حقيقي t ، نُعرّف:    

qت(z)=1أنا<جن(z-zأنا-zج-تzأناzج).{\displaystyle q_{t}(z)=\prod _{1\leq i<j\leq n}\left(z-z_{i}-z_{j}-tz_{i}z_{j}\right).}

إذن ، معاملات q t ( z ) هي كثيرات حدود متناظرة في zi ذات معاملات حقيقية. وبالتالي، يمكن التعبير عنها ككثيرات حدود ذات معاملات حقيقية في كثيرات الحدود المتناظرة الأولية ، أي في − a 1 , a 2 , ..., (−1) n a n . لذا، فإن q t ( z ) لها في الواقع معاملات حقيقية . علاوة على ذلك، فإن درجة q t ( z ) هي n ( n  1)/2  =  2 k −1 m ( n  1 )، و m ( n  1 ) عدد فردي. لذلك، باستخدام فرضية الاستقراء، فإن q t لها جذر مركب واحد على الأقل؛ بعبارة أخرى، zi +  z j + tz i z j عدد مركب لعنصرين مختلفين i و j من المجموعة {1, ..., n }. بما أن عدد الأعداد الحقيقية أكبر من عدد الأزواج ( i , j )، فإنه يمكن إيجاد عددين حقيقيين مختلفين t و s بحيث يكون كل من z <sub>i </sub> + z<sub> j </sub> + tz <sub> i </sub> z<sub> j </sub> و z <sub>i </sub> + z<sub> j </sub> + sz <sub>i </sub> z<sub> j </sub> عددًا مركبًا (لنفس قيمتي i و j ). لذا، فإن كلًا من z<sub> i</sub> + z<sub> j</sub> و z<sub> i</sub> z <sub> j</sub> عددان مركبان. من السهل التحقق من أن لكل عدد مركب جذرًا تربيعيًا مركبًا، وبالتالي فإن لكل كثيرة حدود مركبة من الدرجة الثانية جذرًا مركبًا باستخدام القانون العام للمعادلة التربيعية. ويترتب على ذلك أن z<sub> i</sub> و z<sub> j</sub> عددان مركبان، لأنهما جذران لكثيرة الحدود التربيعية z<sup> 2 </sup> - ( z<sub> i </sub> + z <sub> j </sub> ) <sup>2</sup> + z <sub> i </sub> z <sub> j </sub> .                   

أظهر جوزيف شيبمان في عام 2007 أن افتراض وجود جذور لكثيرات الحدود من الدرجة الفردية أقوى من اللازم؛ فأي حقل توجد فيه جذور لكثيرات الحدود من الدرجة الأولية يكون مغلقًا جبريًا (لذا يمكن استبدال "فردي" بـ "أولي فردي"، وهذا ينطبق على الحقول ذات جميع الخصائص). [ 15 ] يُعد هذا الافتراض الأمثل لوضع بديهيات الحقول المغلقة جبريًا، إذ توجد أمثلة مضادة في حال استبعاد عدد أولي واحد. مع ذلك، تعتمد هذه الأمثلة المضادة على وجود جذر تربيعي للعدد -1. إذا أخذنا حقلًا لا يوجد فيه جذر تربيعي للعدد -1، وكان لكل كثيرة حدود من الدرجة n I جذر، حيث I أي مجموعة لانهائية ثابتة من الأعداد الفردية، فإن كل كثيرة حدود f ( x ) من الدرجة الفردية لها جذر (لأن ( + 1) kf(x) لها جذر ، حيث k مختارة بحيث يكون deg( f ) + 2k I ) . 

من نظرية غالوا

يمكن تقديم برهان جبري آخر للنظرية الأساسية باستخدام نظرية غالوا . يكفي إثبات أن C ليس لها امتداد حقل منتهٍ حقيقي . [ 16 ] ليكن K / C امتدادًا منتهيًا. بما أن الإغلاق الطبيعي لـ K على R لا يزال ذا درجة منتهية على C (أو R )، يمكننا أن نفترض ، دون فقدان للعمومية، أن K امتداد طبيعي لـ R (وبالتالي فهو امتداد غالوا ، حيث أن كل امتداد جبري لحقل ذي خاصية 0 قابل للفصل ). ليكن G زمرة غالوا لهذا الامتداد، وليكن H زمرة جزئية من نوع سيلو 2 لـ G ، بحيث تكون رتبة H قوة للعدد 2، ويكون دليل H في G فرديًا. بحسب النظرية الأساسية لنظرية غالوا ، يوجد امتداد جزئي L لـ K / R بحيث يكون Gal ( K / L ) = H. بما أن [ L : R ] = [ G : H ] عدد فردي، ولا توجد كثيرات حدود حقيقية غير خطية غير قابلة للاختزال من الدرجة الفردية، فلا بد أن يكون L = R ، وبالتالي فإن [ K : R ] و[ K : C ] قوتان للعدد 2. وبافتراض، على سبيل التناقض، أن [ K : C ] > 1، نستنتج أن المجموعة الثنائية Gal( K / C ) تحتوي على مجموعة جزئية من الدليل 2، لذا يوجد امتداد جزئي M للمجموعة C من الدرجة 2. ومع ذلك، لا يوجد امتداد للمجموعة C من الدرجة 2، لأن كل كثيرة حدود تربيعية عقدية لها جذر عقدي، كما ذُكر سابقًا. هذا يُبين أن [ K : C ] = 1، وبالتالي K = C ، وهو ما يُكمل البرهان.         

البراهين الهندسية

توجد طريقة أخرى لمعالجة النظرية الأساسية للجبر، تعود إلى جيه إم ألميرا وإيه روميرو: وهي استخدام الحجج الهندسية الريمانية . الفكرة الرئيسية هنا هي إثبات أن وجود متعددة حدود غير ثابتة p ( z ) بدون أصفار يستلزم وجود مقياس ريماني مسطح على الكرة . وهذا يؤدي إلى تناقض لأن الكرة ليست مسطحة.

يُقال إن السطح الريماني ( M , g ) مسطح إذا كان انحناؤه الغاوسي ، الذي نرمز إليه بـ Kg ، معدومًا تمامًا. الآن، تنص نظرية غاوس-بونيه ، عند تطبيقها على الكرة S2 ، على أن

S2كز=4π،{\displaystyle \int _{\mathbf {S} ^{2}}K_{g}=4\pi ,}

وهذا يثبت أن الكرة ليست مسطحة.

لنفترض الآن أن n > 0 و

ص(z)=أ0+أ1z++أنzن0{\displaystyle p(z)=a_{0}+a_{1}z+\cdots +a_{n}z^{n}\neq 0}

لكل عدد مركب z . لنُعرّف

ص*(z)=zنص(1z)=أ0zن+أ1zن-1++أن.{\displaystyle p^{*}(z)=z^{n}p\left({\tfrac {1}{z}}\right)=a_{0}z^{n}+a_{1}z^{n-1}+\cdots +a_{n}.}

من الواضح أن p* ( z )  ≠ 0 لجميع قيم z في C. لنفترض متعددة الحدود f ( z )  = p ( z ) p* ( z ). إذن f ( z ) ≠ 0 لكل قيمة z في C. علاوة على ذلك،  

و(1w)=ص(1w)ص*(1w)=w-2نص*(w)ص(w)=w-2نو(w).{\displaystyle f({\tfrac {1}{w}})=p\left({\tfrac {1}{w}}\right)p^{*}\left({\tfrac {1}{w}}\right)=w^{-2n}p^{*}(w)p(w)=w^{-2n}f(w).}

يمكننا استخدام هذه المعادلة الوظيفية لإثبات أن g ، المعطاة بواسطة

ز=1|و(w)|2ن|دw|2{\displaystyle g={\frac {1}{|f(w)|^{\frac {2}{n}}}}\,|dw|^{2}}

لكل w في C ، و

ز=1|و(1w)|2ن|د(1w)|2{\displaystyle g={\frac {1}{\left|f\left({\tfrac {1}{w}}\right)\right|^{\frac {2}{n}}}}\left|d\left({\tfrac {1}{w}}\right)\right|^{2}}

بالنسبة لـ w S 2 \{0}، فإن مقياس ريماني محدد جيدًا على الكرة S 2 (والذي نحدده بالمستوى المركب الممتد C ∪ {∞}).   

تُظهر عملية حسابية بسيطة أن

wج:1|و(w)|1نكز=1نΔسجل|و(w)|=1نΔيكرر(سجلو(w))=0،{\displaystyle \forall w\in \mathbf {C} :\qquad {\frac {1}{|f(w)|^{\frac {1}{n}}}}K_{g}={\frac {1}{n}}\Delta \log |f(w)|={\frac {1}{n}}\Delta {\text{Re}}(\log f(w))=0,}

بما أن الجزء الحقيقي من الدالة التحليلية هو دالة توافقية، فإن هذا يثبت أن K g  =  0.

النتائج المترتبة

بما أن النظرية الأساسية في الجبر تُعرَّف بأنها أن حقل الأعداد المركبة مغلق جبريًا ، فإنه يترتب على ذلك أن أي نظرية تتعلق بالحقول المغلقة جبريًا تنطبق على حقل الأعداد المركبة. وفيما يلي بعض النتائج الأخرى لهذه النظرية، والتي تتعلق إما بحقل الأعداد الحقيقية أو بالعلاقة بين حقل الأعداد الحقيقية وحقل الأعداد المركبة:

  • حقل الأعداد المركبة هو الإغلاق الجبري لحقل الأعداد الحقيقية.
  • كل متعددة حدود في متغير واحد z بمعاملات مركبة هي ناتج ضرب ثابت مركب ومتعددات حدود من الشكل z  + a مع عدد مركب. 
  • يمكن كتابة كل متعددة حدود بمتغير واحد x ذات معاملات حقيقية بشكل فريد كحاصل ضرب ثابت، ومتعددات حدود من الشكل x +  a حيث a عدد حقيقي، ومتعددات حدود من الشكل + ax + b حيث a و b عددان حقيقيان و - 4b < 0 (وهذا يعني أن متعددة الحدود + ax + b ليس لها جذور حقيقية). (بحسب نظرية أبيل-روفيني ، لا يمكن بالضرورة التعبير عن العددين الحقيقيين a و b بدلالة معاملات متعددة الحدود، أو العمليات الحسابية الأساسية، أو استخراج الجذور النونية ). وهذا يعني أن عدد الجذور المركبة غير الحقيقية يكون دائمًا زوجيًا، ويظل كذلك عند حسابها مع تعددها.             
  • يمكن كتابة أي دالة كسرية في متغير واحد x ، بمعاملات حقيقية، على شكل مجموع دالة كثيرة الحدود مع دوال كسرية من الشكل a / ( x  - b ) (حيث n عدد طبيعي ، و a و b عددان حقيقيان)، ودوال كسرية من الشكل ( ax + b )/( + cx + d ) (حيث n عدد طبيعي، و a و b و c و d أعداد حقيقية بحيث - 4d < 0 ). ومن نتائج ذلك أن لكل دالة كسرية في متغير واحد بمعاملات حقيقية دالة أولية .           
  • كل امتداد جبري للحقل الحقيقي يكون متماثلاً إما مع الحقل الحقيقي أو مع الحقل المركب.

حدود أصفار متعددة الحدود

بينما تنص النظرية الأساسية للجبر على نتيجة وجود عامة، فإنه من المهم، من الناحيتين النظرية والعملية، معرفة مواقع أصفار متعددة حدود معينة. وأبسط نتيجة في هذا الاتجاه هي حدٌّ على المعامل: جميع أصفار متعددة الحدود أحادية المعامل ζzن+أن-1zن-1++أ1z+أ0{\displaystyle z^{n}+a_{n-1}z^{n-1}+\cdots +a_{1}z+a_{0}}تحقق المتباينة |ζ| ≤ R ، حيث

R:=1+الأعلى{|أ0|،...،|أن-1|}.{\displaystyle R_{\infty }:=1+\max\{|a_{0}|,\ldots ,|a_{n-1}|\}.}

كما ذُكر، هذه ليست نتيجة وجودية بعد، بل هي مثال لما يُسمى بالحد القبلي : وهو يُشير إلى أنه إذا وُجدت حلول، فإنها تقع داخل القرص المغلق الذي مركزه نقطة الأصل ونصف قطره R∞ . ومع ذلك، عند ربطها بالنظرية الأساسية للجبر، تُشير إلى أن القرص يحتوي في الواقع على حل واحد على الأقل. وبشكل أعم، يُمكن إعطاء حد مباشر بدلالة أي معيار p لمتجه المعاملات ذي n بُعد.أ:=(أ0،أ1،...،أن-1)،{\displaystyle a:=(a_{0},a_{1},\ldots ,a_{n-1}),}أي أن |ζ| ≤ R p ، حيث R p هو تحديدًا معيار q للمتجه الثنائي(1،أص)،{\displaystyle (1,\|a\|_{p}),}حيث q هو الأس المرافق لـ p ،1ص+1q=1،{\displaystyle {\tfrac {1}{p}}+{\tfrac {1}{q}}=1,}لأي قيمة لـ p ≤ 1 ≤ ∞. وبالتالي، فإن القيمة المطلقة لأي حل تكون محدودة أيضًا بـ

R1:=الأعلى{1،0ك<ن|أك|}،{\displaystyle R_{1}:=\max \left\{1,\sum _{0\leq k<n}|a_{k}|\right\},}
Rص:=[1+(0ك<ن|أك|ص)qص]1q،{\displaystyle R_{p}:=\left[1+\left(\sum _{0\leq k<n}|a_{k}|^{p}\right)^{\frac {q}{p}}\right]^{\frac {1}{q}},}

بالنسبة لـ 1 < p < ∞، وعلى وجه الخصوص

R2:=0كن|أك|2{\displaystyle R_{2}:={\sqrt {\sum _{0\leq k\leq n}|a_{k}|^{2}}}}

(حيث نُعرّف n على أنها تساوي 1 ، وهو أمر منطقي لأن 1 هو بالفعل المعامل رقم n في كثيرة الحدود لدينا). حالة كثيرة الحدود العامة من الدرجة n ،

P(z):=أنzن+أن-1zن-1++أ1z+أ0،{\displaystyle P(z):=a_{n}z^{n}+a_{n-1}z^{n-1}+\cdots +a_{1}z+a_{0},}

وبالطبع، يُختزل الأمر إلى حالة المعامل الأحادي، بقسمة جميع المعاملات على a n ≠ 0. كذلك، في حالة كون الصفر ليس جذرًا، أي a 0 ≠ 0، فإن الحدود من الأسفل على الجذور ζ تتبع مباشرةً كما تتبع الحدود من الأعلى على1ζ{\displaystyle {\tfrac {1}{\zeta }}}أي جذور

أ0zن+أ1zن-1++أن-1z+أن.{\displaystyle a_{0}z^{n}+a_{1}z^{n-1}+\cdots +a_{n-1}z+a_{n}.}

وأخيراً، المسافة|ζ-ζ0|{\displaystyle |\zeta -\zeta _{0}|}من الجذور ζ إلى أي نقطةζ0{\displaystyle \zeta _{0}}يمكن تقدير ذلك من الأسفل والأعلى، بالنظرζ-ζ0{\displaystyle \zeta -\zeta _{0}}كأصفار لكثير الحدودP(z+ζ0){\displaystyle P(z+\zeta _{0})}، والتي تمثل معاملاتها متسلسلة تايلور لـ P ( z ) عندz=ζ0.{\displaystyle z=\zeta _{0}.}

ليكن ζ جذرًا لكثير الحدود

zن+أن-1zن-1++أ1z+أ0؛{\displaystyle z^{n}+a_{n-1}z^{n-1}+\cdots +a_{1}z+a_{0};}

لإثبات المتباينة |ζ| ≤ R p ، يمكننا بالطبع افتراض أن |ζ| > 1. بكتابة المعادلة على النحو التالي:

-ζن=أن-1ζن-1++أ1ζ+أ0،{\displaystyle -\zeta ^{n}=a_{n-1}\zeta ^{n-1}+\cdots +a_{1}\zeta +a_{0},}

وباستخدام متباينة هولدر نجد

|ζ|نأص(ζن-1،...،ζ،1)q.{\displaystyle |\zeta |^{n}\leq \|a\|_{p}\left\|\left(\zeta ^{n-1},\ldots ,\zeta ,1\right)\right\|_{q}.}

الآن، إذا كانت قيمة p تساوي 1، فهذا هو

|ζ|نأ1الأعلى{|ζ|ن-1،...،|ζ|،1}=أ1|ζ|ن-1،{\displaystyle |\zeta |^{n}\leq \|a\|_{1}\max \left\{|\zeta |^{n-1},\ldots ,|\zeta |,1\right\}=\|a\|_{1}|\zeta |^{n-1},}

هكذا

|ζ|الأعلى{1،أ1}.{\displaystyle |\zeta |\leq \max\{1,\|a\|_{1}\}.}

في حالة 1 < p ≤ ∞، مع الأخذ في الاعتبار صيغة الجمع للمتتالية الهندسية ، لدينا

|ζ|نأص(|ζ|q(ن-1)++|ζ|q+1)1q=أص(|ζ|qن-1|ζ|q-1)1qأص(|ζ|qن|ζ|q-1)1q،{\displaystyle |\zeta |^{n}\leq \|a\|_{p}\left(|\zeta |^{q(n-1)}+\cdots +|\zeta |^{q}+1\right)^{\frac {1}{q}}=\|a\|_{p}\left({\frac {|\zeta |^{qn}-1}{|\zeta |^{q}-1}}\right)^{\frac {1}{q}}\leq \|a\|_{p}\left({\frac {|\zeta |^{qn}}{|\zeta |^{q}-1}}\right)^{\frac {1}{q}},}

هكذا

|ζ|نqأصq|ζ|qن|ζ|q-1{\displaystyle |\zeta |^{nq}\leq \|a\|_{p}^{q}{\frac {|\zeta |^{qn}}{|\zeta |^{q}-1}}}

وتبسيطًا،

|ζ|q1+أصq.{\displaystyle |\zeta |^{q}\leq 1+\|a\|_{p}^{q}.}

لذلك

|ζ|(1،أص)q=Rص{\displaystyle |\zeta |\leq \left\|\left(1,\|a\|_{p}\right)\right\|_{q}=R_{p}}

ينطبق هذا على جميع قيم p ≤ 1 ≤ ≤ ∞.

انظر أيضاً

مراجع

الاقتباسات

  1. دونهام، ويليام (سبتمبر 1991)، "أويلر والنظرية الأساسية للجبر" (ملف PDF) ، مجلة كلية الرياضيات ، 22 (4): 282-293 ، doi : 10.2307/2686228 ، JSTOR 2686228 
  2. كامبيساتو، جان بابتيست (4 نوفمبر 2020)، "14 - أصفار الدوال التحليلية" (ملف PDF) ، MAT334H1-F – LEC0101، المتغيرات المركبة ، جامعة تورنتو ، تاريخ الاسترجاع : 5 سبتمبر 2024
  3. كتب نادرة
  4. ^ راجع قسم Le rôle d'Euler في مقالة C. Gillain حول تاريخ نظرية الجبر الأساسية: نظرية المعادلات وحساب التكامل .
  5. فيما يتعلق ببرهان وود، انظر مقالة " ورقة بحثية منسية حول النظرية الأساسية للجبر" ، بقلم فرانك سميثيز.
  6. سميل، ستيف (1981)، "النظرية الأساسية للجبر ونظرية التعقيد" (ملف PDF) ، نشرة الجمعية الرياضية الأمريكية ، 4 (1): 1-36 ، doi : 10.1090/S0273-0979-1981-14858-8 ، تاريخ الاسترجاع : 12 سبتمبر 2025 يكتب سميل: "...أودّ أن أشير إلى الفجوة الهائلة التي احتوى عليها برهان غاوس. إنها نقطة دقيقة حتى اليوم، وهي أن منحنى جبريًا مستويًا حقيقيًا لا يمكنه دخول قرص دون الخروج منه. في الواقع، على الرغم من أن غاوس أعاد هذا البرهان بعد 50 عامًا، إلا أن الفجوة ظلت قائمة. لم يكتمل برهان غاوس إلا في عام 1920. في مرجع غاوس، نشر أ. أوستروفسكي ورقة بحثية تتناول هذا الأمر، وتقدم مناقشة ممتازة للمشكلة أيضًا..."
  7. أوكونور، جون جيه؛ روبرتسون، إدموند إف ، "جان روبرت أرغاند" ، أرشيف ماك تيوتور لتاريخ الرياضيات ، جامعة سانت أندروز
  8. للاطلاع على الحد الأدنى اللازم لإثبات تكافؤهما، انظر: Bridges, Schuster, and Richman; 1998; A weak countable choice principle ; متاح منتمت أرشفة هذه الصفحة بتاريخ 19 فبراير 2020 في موقع Wayback Machine .
  9. انظر فريد ريتشمان؛ 1998؛ النظرية الأساسية للجبر: تطور بنائي لا خيار له ؛ متوفر منتمت أرشفة هذه الصفحة بتاريخ 19 فبراير 2020 في موقع Wayback Machine .
  10. أيغنر، مارتن؛ زيغلر، غونتر (2018)، براهين من الكتاب ، سبرينغر، ص 151، ISBN  978-3-662-57264-1، OCLC 1033531310 
  11. باسو، سوهام (أكتوبر 2021)، "نظرية أساسية حقيقية تمامًا في الجبر باستخدام تداخل كثيرات الحدود" ، نشرة الجمعية الرياضية الأسترالية ، 104 (2): 249-255 ، doi : 10.1017/S0004972720001434 ، MR 4308140 
  12. أكسلر، شيلدون (2026)، الجبر الخطي بالطريقة الصحيحة ، ص 125 
  13. أهلفورس، لارس ، التحليل المركب ( الطبعة الثانية)، شركة ماكجرو هيل للنشر، ص 122  
  14. يمكن رؤية دليل على أن هذا يكفي هنا .
  15. شيبمان، ج. تحسين النظرية الأساسية للجبر. مجلة الرياضيات الذكية ، المجلد 29 (2007)، العدد 4، الصفحات 9-14. doi:10.1007/BF02986170
  16. يمكن رؤية دليل على أن هذا يكفي هنا .

المصادر التاريخية

الأدبيات الحديثة