Có phải các phương trình đều có thể giải bằng công thức không?

Nhiều người thích dùng công thức khi giải các phương trình vì chỉ cần theo các quá trình và quy phạm không cần phải tốn nhiều suy nghĩ. Ví như giải phương trình bậc hai ax2 + bx + c = 0 (trong đó a ≠ 0) ta chỉ cần dùng công thức:

ta có thể đưa ra hai nghiệm của phương trình. Vì vậy trong thời gian dài, người ta bỏ công tìm các công thức để giải phương trình các bậc, và trở thành một vấn đề quan tâm trọng điểm của đại số học.

Vào năm 1535, nhà toán học Italia lần đầu tiên tìm ra công thức để giải phương trình bậc ba. Họ tìm cách biến đổi phương trình bậc ba thành phương trình bậc hai, sau đó nhờ giải phương trình để tìm các nghiệm. Nhờ ý tưởng của phương pháp này, về sau nhà toán học Italia Ferali đã tìm công thức để giải phương trình bậc 4 và lần nữa chứng minh tính hữu hiệu của ý tưởng này.

Như vậy các phương trình bậc hai, bậc ba, bậc bốn đều có thể giải qua các công thức. Vậy với các phương trình bậc năm, bậc sáu và bậc cao hơn có thể dùng công thức để giải được không? Xuất phát từ nhận thức này từ thế kỉ XVII trở đi, các nhà toán học đều ra sức tìm các công thức để giải các phương trình bậc năm và bậc cao hơn.

Có điều lạ là vào thế kỉ XVI, nhà toán học Ferali 20 tuổi, không tốn nhiều thời gian lắm đã tìm ra công thức giải phương trình bậc bốn, điều mà trong suốt hai thế kỉ XVI, XVII không ít nhà toán học tài ba đã nghiên cứu mong tìm cách giải phương trình cao hơn một bậc là phương trình bậc năm nhưng không tìm thấy công thức.

Thế có phải với các phương trình từ bậc 5 trở lên không giải được bằng công thức? Vấn đề này được đặt ra vào năm 1824. Nhà toán học Na uy 22 tuổi là Abel sau bốn năm nỗ lực đã chứng minh: với các phương trình có bậc bằng 5 hoặc lớn hơn không thể biểu diễn các nghiệm của chúng qua các hệ số bằng các phép tính số học cơ bản (cộng, trừ, nhân, chia, khai căn, luỹ thừa..). Từ đó vấn đề tìm công thức để giải phương trình bậc cao từ bậc 5 trở đi mới kết thúc.

Thế nhưng lí luận về giải các phương trình chưa chấm dứt. Những kết quả của Abel không hề nói là không có công thức để biểu diễn các phương trình có bậc lớn hơn hoặc bằng 5. Ví dụ với phương trình x5 = N, với phương trình đơn giản này ta có thể tính trực tiếp nghiệm bằng phép toán khai căn. Do đó vấn đề được đẩy lên một bước mới. Các nhà toán học đưa ra luận đề với phương trình bậc cao phải có dạng như thế nào thì có thể biểu diễn nghiệm qua các hệ số phương trình thông qua các phép toán số học? So với luận đề trước đây, vấn đề đặt ra ở đây đã sâu sắc hơn.

Vào năm 1831, nhà toán học Pháp 20 tuổi là Galois đã đưa ra một hình thức trả lời vấn đề đặt ra một cách sắc bén và nhanh chóng. Galois đã xây dựng nên lí thuyết nhóm Galois là cơ sở cho đại số học hiện đại. Dựa vào lí thuyết nhóm Galois, Galois đã đưa ra điều kiện để một phương trình đại số bậc cao có thể giải được bằng căn thức đó là “phán đoán Galois”. Từ “phán đoán Galois” cũng đi đến kết luận là các phương trình tổng quát bậc lớn hơn hoặc bằng 5 (bậc n ≥ 5) không giải được bằng căn thức. Từ đó có thể thấy rằng định lí Abel chỉ là một hệ quả của lí thuyết Galois.

Vì sao một số cây cổ thụ rỗng thân mà vẫn sống?

Đôi khi ta bắt gặp những thân cây cổ thụ cành lá xum xuê, nhưng thân lại "vườn không nhà trống". Điều gì đã giúp chúng sống thoải mái trong điều kiện...

Tại sao có cây sống rất ngắn ngày?

Trong giới tự nhiên có vô vàn điều lí thú, bất luận là những cây cao mấy chục mét hay những cây cỏ thấp lè tè, những cây có hình dáng khác nhau nhưng...

Vì sao người cận thị cũng có thể làm nhà du hành vũ trụ?

Muốn trả lời vấn đề này trước hết phải giới thiệu các nhà du hành vũ trụ gồm những ai.

Mặt trời có chuyển động không?

Mặt trời vừa chuyển động theo một quỹ đạo vừa tự quay quanh một trục, ở xích đạo. Mặt trời tự quay với chu kỳ 25 ngày / 1 vòng, còn ở các cực có chu kỳ là 35 ngày...

Vì sao phải thi công những công trình dẫn nước vượt qua khu vực?

Sự phân bố nguồn nước trong không gian và sự phân bố đó không hài hòa với tốc độ phát triển kinh tế xã hội là điều xảy ra phổ biến trên thế giới. Ở...

Vì sao rượu giả có thể làm chết người?

Trong nhiều năm gần đây, báo chí đã từng nêu lên sự kiện nhiều kẻ làm ăn bất chính đã làm rượu giả để kiếm lời. Người uống phải rượu giả dễ bị ngộ...

Vì sao phải tiến hành "thí nghiệm thời tiết toàn cầu"?

Dự báo thiên tai như gió lốc, mưa bão, tuyết rơi, gió rồng cuốn (vòi rồng), mưa đá, hạn hán và lũ lụt để đề phòng là nhiệm vụ đầu tiên quan trọng nhất...

Gan có tác dụng gì?

Nếu cơ thể là một xí nghiệp hóa chất liên hợp thì gan là nhà máy hóa chất quan trọng nhất. Bởi vì khi vận động, con người phải tiêu phí nhiều năng...

Nước biển vì sao lại mặn?

Khi tắm biển, không may sặc nước ta sẽ cảm thấy nước biển vừa mặn vừa đắng, khác hoàn toàn với nước máy, nước sông và nước giếng ta thường dùng.