​伽罗瓦理论究竟想干什么?

五次以上方程有没有根式解?

为什么有理系数的一元五次方程不能通过有限次的加、减、乘、除、开根号得到一般解?

为了搞清楚,为什么$5$以上的数字跟$1,2,3,4$如此不同,我们先来看一看$1$与$2,3,4$有何不同。对一元方程来说,要求解,只需要进行加减乘除运算即可,而加减乘除,并不会让有理数变成无理数。通常我们将有理数表示为$\mathbb Q$,而有了对加减乘除封闭的性质,我们就可以把  称为有理数域。域的定义你就可以直接理解为:**集合元素对加减乘除封闭。**大家熟知的实数,复数也都是域。

为什么我们要谈封闭性?很简单,因为方程里面只含有加减乘除,要是不封闭了,那$ax$就不是有理数,那这样$c$也就不是有理数了。显然,这是矛盾的。$ax^2+bx+c=0.$

利用一个非常经典的结论:在复数域$\mathbb C$中,$n$次方程定有$n$个根(包含类似$(x-1)^2=0$这样$x_1=x_2=1$的重根)。这是高斯在他的博士论文中首次证明的优美结论。这个结论的证明涉及的更多是复分析而不是代数,所以我们在这里不再提它。假设根是$x_1,x_2$,那么就有

$$ \begin{cases}x_1+x_2=4\\x_1x_2=1\end{cases} $$

我们可以看到,这两个根相当地对称。即使我们交换一下$x_1$和$x_2$,上述方程的形式也不会变化。

这就启发我们在保持方程形式不变的情况下,对整个方程进行变换。