Wzór Thomae'a

W matematyce formuła Thomae jest formułą wprowadzoną przez Carla Johannesa Thomae ( 1870 ) odnoszącą stałe theta do punktów rozgałęzienia krzywej hipereliptycznej ( Mumford 1984 , sekcja 8).

Historia

W 1824 r. Twierdzenie Abela-Ruffiniego wykazało, że równania wielomianowe stopnia piątego lub wyższego nie mogą mieć rozwiązań w pierwiastkach . Od tego czasu stało się jasne dla matematyków, że trzeba wyjść poza pierwiastki, aby wyrazić rozwiązania równań piątego i wyższych stopni. W 1858 roku Charles Hermite , Leopold Kronecker i Francesco Brioschi niezależnie odkryli, że równanie kwintyczne można rozwiązać za pomocą przestępców eliptycznych . Okazało się to uogólnieniem radykalnego, które można zapisać jako:

Ograniczając się tylko do tego wykładniczego, jak pokazuje teoria Galois , można konstruować tylko układy rozszerzeń abelowych , co wystarcza tylko dla równań czwartego stopnia i niższych. W przypadku równań wyższego stopnia wymagane jest coś bardziej ogólnego, więc aby rozwiązać kwintykę, Hermite i in. zastąpił wykładniczą funkcję modułową eliptyczną , a całkę (logarytm) całką eliptyczną . Kronecker uważał, że był to szczególny przypadek jeszcze bardziej ogólnej metody. Kamila Jordana wykazał, że każde równanie algebraiczne można rozwiązać za pomocą funkcji modularnych. Dokonał tego Thomae w 1870 r. Proces polegał na zastąpieniu funkcji wykładniczej w n-tym pierwiastku i eliptycznej funkcji modułowej w podejściu Hermite'a i in. przez jeszcze bardziej ogólne formy modułowe Siegela i całkę przez całkę hipereliptyczną . Hiroshi Umemura wyraził te modułowe funkcje w kategoriach funkcji theta wyższego rodzaju .

Formuła

Jeśli mamy funkcję wielomianową :

nieredukowalny w pewnym podpolu liczb zespolonych, to jego pierwiastki wyrazić za pomocą następującego równania obejmującego funkcje theta o zerowym argumencie ( stałe teta ):
gdzie jest macierzą okresu wyprowadzoną z jednej z następujących całek hipereliptycznych:
jeśli ma nieparzysty stopień lub.
jeśli ma parzysty stopień.

Ten wzór ma zastosowanie do dowolnego równania algebraicznego dowolnego stopnia bez potrzeby transformacji Tschirnhausa lub jakiejkolwiek innej manipulacji w celu doprowadzenia równania do określonej postaci normalnej, takiej jak postać Bring-Jerrarda dla kwinty. Jednak zastosowanie tego wzoru w praktyce jest trudne, ponieważ odpowiednie całki hipereliptyczne i funkcje wyższego rodzaju theta są bardzo złożone.