Xem mẫu
- NGUY N CHÁNH TÚ
Khoa Toán, Đ i H c Sư Ph m Hu
Giáo trình đi n t
LÍ THUY T M R NG TRƯ NG VÀ
GALOIS
Hu 12-2006
- D˘ ˜
¯ AC TÍNH KY THUAT
ˆ
˙ ˙
ˆ’
• Có the tra cu’u d´ n tu’ng phan cua giáo trình bang cách click vào Bookmarks
´ ¯e `
ˆ `
ˆ ’ `
˘
`
ˆ ’
bên le trái cua Acrobat Reader.
• Có siêu kiên ket tham khao chéo và tham chieu d´ n các tài lieu tham khao
´
ˆ ’ ´ ¯e
ˆ ˆ ˆ ’
˙
(305).
• Có siêu liên ket d ˆ’ tra cu’u các thuat ngu’ hoac noi dung cu the bang Chı muc
´ ¯e
ˆ ´ ˆ ˜ ˘ ˆ ˆ’ `
˘ ’
˙ ˙ ˙ ˙ ˙
’ ´ ˆ
(307) o’ cuoi giáo trình.
ˆ’ ´ ´
ˆ ’
• Có the liên ket vo’i trang web chı ra.
• Có siêu liên ket d ˆ’ tham khao nhanh hu’o’ng dan giai cua tu’ng bài tap (250).
´ ¯e
ˆ ’ ´ ˜
ˆ ’ ’ ` ˆ
˙
ˆ’ ¯o ˘
• Có the d c trên mang, download hoac nhanh chóng in thành giáo trình d c. ¯o
˙ ˙ ˙ ˙
• Có the dùng d ˆ’ trình chieu vo’i chu’c nang View|Full Screen.
ˆ’ ¯e ´
ˆ ´ ´ ˘
ii
- MUC LUC
˙ ˙
`’ Dˆ`
LOI NÓI ¯ AU ix
´’ ˆ˜ ’
HU’ONG DAN SU’ DUNG xiii
˙
`
ˆ
VÀI NÉT VE LICH SU’ ’ 1
˙
’ ’ ¯a ´
a) Lich su’ giai phu’o’ng trình d thu’c . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
˙
ˆ ¯o ’
b) Cuoc d `’i cua Evariste Galois . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
˙
´ˆ ´
Chu’o’ng 0 KIEN THU’C CHUAN BI ˆ’ 21
˙
0.1 ` D˘ ˆ ´ cua tru’o’ng.
Tru’o’ng. ¯ ac so ’ ` . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
˙
0.2 ¯a ´
Vành d thu’c . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
iii
- 0.3 ˆ ´ ˆ
Mot so nhóm hu’u han . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
˜ 30
˙ ˙
0.4 Hàm Euler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
ˆ
Bài tap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
˙
’’ ˆ
Chu’o’ng 1 MO RONG TRU’ONG `’ 45
˙
§1 ’ ˆ ` ˆ ’ ’ ˆ `
Mo’ rong tru’o’ng. Bac cua mo’ rong tru’o’ng . . . . . . . . . . . . . 45
˙ ˙ ˙
1.1 ’ ˆ `
Mo’ rong tru’o’ng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
˙
1.2 ˆ ’ ’ ˆ `
Bac cua mo’ rong tru’o’ng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
˙ ˙
ˆ
Bài tap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
˙
§2 ’’ rong d ’n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Mo ˆ ¯o . . . . . 53
˙
2.1 ` ’ ˆ ˆ
Vành con và tru’o’ng con sinh ra bo’i mot tap . . . . . . . . . 53
˙ ˙
2.2 Ca ´ u trúc cua mo’ rong d ’n . . . . . . . . . . . . .
ˆ ’ ’ ˆ ¯o . . . . . 55
˙
ˆ
Bài tap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
˙
§3 ’ ˆ ’ ˆ ¯a ´ˆ
Mo’ rong hu’u han và mo’ rong d i so . . . . . . . . . . .
˜ . . . . . 69
˙ ˙ ˙ ˙
3.1 ´
ˆ ’ ’ ˆ ’ ˆ ¯a ´
Tính chat cua mo’ rong hu’u han và mo’ rong d i so
˜ ˆ . . . . . 69
˙ ˙ ˙ ˙
iv
- 3.2 ` ` ’ ¯a ´
ˆ ˆ `
Tru’o’ng con các phan tu’ d i so. Tru’o’ng d ¯a ´ ˆ
¯óng d i so. Bao d¯óng
˙ ˙
¯a ´ ˆ
d i so. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
˙
ˆ
Bài tap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
˙
§4 `
˘ ´ ’
Du’ng hình bang thu’o’c ke và compa . . . . . . . . . . . . . . . . 77
˙
4.1 Ba bài toán du’ng hình co d ˆ’ n . . . . . . . . . . . . . . . .
ˆ’ ¯ie 77
˙
4.2 Dˆ
¯ ie`u kien can d ˆ’ d giác d ˆ u p canh du’ng d ’o’c bang thu’o’c
ˆ ` ¯e ¯a
ˆ `
¯e ¯u `
˘ ´
˙ ˙ ˙ ˙
’
ke và compa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
ˆ
Bài tap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
˙
§5 ` ’ ˆ ¯a ´ D ´ ¯u
Tru’o’ng phân rã cua mot d thu’c. ¯ a thu’c tách d ’o’c . . . . . . . 91
˙ ˙
5.1 Tru’o ’
`’ng phân rã cua mot d thu’c . . . . . . . .
ˆ ¯a ´ . . . . . . . 91
˙
5.2 ´ ¯u
¯ a thu’c tách d ’o’c . . . . . . . . . . . . . . . .
D . . . . . . . 98
˙
ˆ
Bài tap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
˙
´
ˆ
Chu’o’ng 2 LÍ THUYET GALOIS 109
§6 ’
¯a ´
ˆ ` ’ ’ ˆ
Tu’ d ˘ ng cau và tru’o’ng trung gian cua mo’ rong tru’o’ng . . . . . . 109
`
˙ ˙
6.1 ’ ´ ’ ’ ˆ
Nhóm các tu’ d ˘ ng cau cua mo’ rong tru’o’ng . . . . . . . . . 110
¯a ˆ `
˙ ˙
v
- 6.2 ` ’ ’ ˆ `
Tru’o’ng trung gian cua mo’ rong tru’o’ng . . . . . . . . . . . 114
˙
ˆ
Bài tap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
˙
§7 ¯u ˆ’ ˘ ´
’’ rong tách d ’o’c, chuan tac và Galois . . . . . . . . .
Mo ˆ . . . . . 124
˙ ˙
7.1 ’ ˆ ¯u ¯i `
ˆ
Mo’ rong tách d ’o’c và d nh lí phan tu’ nguyên thuy ’ ’ . . . . . 124
˙ ˙ ˙
7.2 ˆ’ ’ ’ ˆ
Tiêu chuan cua mo’ rong Galois và chuan tac . . . ˆ’ ´
˘ . . . . . 127
˙
ˆ
Bài tap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
˙
§8 ’ ’ ´
ˆ
¯ ˙nh lí co’ ban cua Lí thuyet Galois . . . . . . . . . . .
Di . . . . . 137
ˆ
Bài tap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
˙
§9 Mo ´ ´ ˆ ’ ´
ˆ t so u’ng dung cua Lí thuyet Galois . . . . . . . . . .
ˆ . . . . . 156
˙ ˙
9.1 `
Tru’o’ng hu’u han . . . . . . . . . . . . . . . . . .
˜ . . . . . 156
˙
9.2 ` ¯a ´ ¯u `
Tru’o’ng và d thu’c chia d ’o’ng tròn . . . . . . . . . . . . . . 160
9.3 D ¯e` ¯u ` ’
¯ a giác d ˆ u du’ng d ’o’c bang thu’o’c ke và compa . .
˘ ´ . . . . . 169
˙ ˙
9.4 ’ ’ ¯a ´ ˆ
¯ ˙nh lí co’ ban cua d ˙ i so . . . . . . . . . . . . . .
Di . . . . . 171
ˆ
Bài tap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
˙
’ ¯a ´
§ 10 Nhóm Galois cua d thu’c . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
10.1 ˆ ´
Biet thu’c . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
˙
vi
- 10.2 ’ ¯a ´ ˆ
Nhóm Galois cua d thu’c bac 3 . . . . . . . . . . . . . . . . 181
˙
10.3 ¯ a thu ˙
D ˆ
´’c bac 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
10.4 ´ ˆ’
¯ a thu’c tong quát . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
D 191
ˆ
Bài tap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197
˙
ˆ’ ’ ¯u `
˘ ˘ ´ ’ ¯a ´
§ 11 Tiêu chuan giai d ’o’c bang can thu’c cua d thu’c . . . . . . . . . 201
˙
’ ˆ ˘ ˆ’ ’ ¯u
11.1 Mo’ rong can và tiêu chuan giai d ’o’c . . . . . . . . . . . . . 201
˙ ˙
’ ¯u ’ ¯a ´ ˆ ´ ´
ˆ
11.2 Tính không giai d ’o’c cua d thu’c có bac lo’n ho’n bon . . . . 211
˙ ˙
ˆ ˘ ´ ’ ¯a ´ ˆ’ ˆ
11.3 Nghiem can thu’c cua các d thu’c tong quát có bac không quá 4213
˙ ˙
ˆ
Bài tap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220
˙
PHU LUC 223
˙ ˙
A ’ ¯u ¯o
Nhóm giai d ’o’c và nhóm d ’n . . . . . . . . . . . . . . . . . 223
˙
B ¯ ˙nh lí Sylow và ¯ ˙nh lí Cauchy
Di Di . . . . . . . . . . . . . . . 239
C Bao d ¯a ´ ’
ˆ ˆ `
¯óng d i so cua mot tru’o’ng . . . . . . . . . . . . . . . 242
˙ ˙
D ˆ`
So’ lu’o’c ve Maple . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245
˙
´’ ˜
ˆ ’
HU’ONG DAN GIAI BÀI TAP ˆ 250
˙
vii
- ’ ˆ ´’
BANG KÍ HIEU VÀ QUY U’OC 302
˙
ˆ ’
TÀI LIEU THAM KHAO 305
˙
’
CHI MUC 307
˙
viii
- `’ Dˆ`
LOI NÓI ¯ AU
´
ˆ ˆ
Lí thuyet Galois là mot trong nhu’ng lí thuyet d p d ˜ nhat cua d i so, tap ho’p
˜ ´ ¯e ¯e
ˆ ´ˆ ’ ¯a ´ ˆ ˆ
˙ ˙ ˙ ˙ ˙
nhie ˆ`u kien thu’c và phu’o’ng pháp cua các lınh vu’c toán hoc khác nhau, nham giai
´ˆ ´ ’ ˜ `
˘ ’
˙ ˙
quyet các bài toán co d ˆ’ n và nhu’ng van d ˆ quan trong khác cua d i so hien d i.
´
ˆ ˆ’ ¯ie ˜ ´ ¯e
ˆ ` ’ ¯a ´ ˆ ¯a ˆ
˙ ˙ ˙ ˙
ˆ ´ ’ ´ ˆ ’
Mot trong nhu’ng u’ng dung chu yeu cua Lí thuyet Galois là giai quyet bài toán
˜ ´
ˆ ’ ´
ˆ
˙ ˙
ˆ
tìm nghiem can thu’c cu˘ ´ ’ a phu’o’ng trình d thu’c, d ˘ c biet chı ra rang phu’o’ng trình
¯a ´ ¯a ˆ ’ `
˘
˙ ˙ ˙
ˆ ´ ´ˆ ˆ’ ’ ¯u `
˘ ˘
bac lo’n ho’n bon không the giai d ’o’c bang can thu’c. Mat khác, Lí thuyet Galois cho ´ ˘ ´
ˆ
˙ ˙ ˙
¯i ¯a ¯e`
phép xác d nh d giác d ˆ u n canh du’ng d ’o’c bang thu’o’c ke và compa. Bên canh
¯u `
˘ ´ ’
˙ ˙ ˙ ˙ ˙
¯ó, ˆ ¯u
d chúng ta nhan d ’o’c tu’ Lí thuye ` ´ t Galois lo’i giai cho ba bài toán du’ng hình co
ˆ ` ’ ˆ’
˙ ˙ ˙
d ˆ’ n, d là không the (bang thu’o’c ke và compa) chia ba mot góc, gap d hình lap
¯ie ¯ó ˆ’ ` ˘ ´ ’ ˆ ´ ¯ôi
ˆ ˆ
˙ ˙
phu’o’ng hoac ca ˘ ˆ ` u phu’o’ng d ’o’ng tròn.
¯u `
˙
`
ˆ ’ ´ˆ `
Do tam quan trong cua Lí thuyet Tru’o’ng và Galois mà tu’ nam 1986, môn hoc ` ˘
˙ ˙
¯ã ¯u ˆ ¯ào ¯u
này d d ’o’c Bo Giáo duc và d tao d ’a vào trong chu’o’ng trình chính thu’c cua ´ ’
˙ ˙ ˙ ˙
` D ’
khoa Toán các tru’o’ng ¯ ai hoc và Cao d ˘ ng, d ˘ c biet là cho khoa Toán các Tru’o’ng
¯a ¯a ˆ `
˙ ˙ ˙ ˙
´
ˆ ´
ˆ ¯u
Su’ pham. Ho’n the, Lí thuyet Galois cung d ’o’c giang day cho các lo’p Cao Hoc, xem
˜ ’ ´
˙ ˙ ˙ ˙
nhu’ kie ´ n thu’c co’ ban d ˆ’ tu’ d mo’ rong cho nhu’ng nghiên cu’u lí thuyet và u’ng
ˆ ´ ’ ¯e ` ¯ó ’ ˆ ˜ ´ ´
ˆ ´
˙
dung sâu sac ho’n. ´
˘ ix
˙
- ’ ’
Giáo trình này ra d `’i trên co’ so’ bài giang cua tác gia cho sinh viên Khoa Toán,
¯o ’ ’
` ˆ ´
´ ˆ
Tru’o’ng ¯ ai hoc su’ pham Hue suot ho’n 10 nam tru’c tiep giang day môn hoc này.
D ˘ ´
ˆ ’
˙ ˙ ˙ ˙ ˙ ˙
¯ó, ’ ’ ¯u ’
Trong quá trình d ban thao d ’o’c chınh su’a và bo sung sao cho vu’a phù ho’p vo’i ’ ˆ’ ` ´
˙ ˙
’ ˆ
chu’o’ng trình cua Bo Giáo duc và ¯ ào tao, vu’a d u’ng nhu cau su’ dung các công
D ` ¯áp ´ ˆ` ’
˙ ˙ ˙ ˙
´ ’ ¯a ´ ˆ ` ˆ’
cu mo’i cua d i so tính toán, vu’a bo sung nhu’ng kien thu’c liên quan khó có the ˜ ´ˆ ´ ˆ’
˙ ˙
tìm d ¯u ˆ ˆ’
’ trong mot vài quyen sách tham khao. Vì the, giáo trình ra d `’i, tru’o’c het,
’ ´
ˆ ¯o ´ ´ ˆ
˙
` ` ’ ’
nham d u’ng nhu cau su’ dung cua sinh viên d i hoc, cao d ˘ ng và hoc viên cao
˘ ¯áp ´ ˆ ¯a ¯a’
˙ ˙ ˙ ˙
hoc ngành toán. Bên canh d giáo trình có the ¯ó, ’ là mot tài lieu tham khao bo ích cho
ˆ ˆ ˆ ’ ˆ’
˙ ˙ ˙ ˙
ˆ’
giáo viên pho thông trung hoc và hoc sinh gioi. Ho có the tìm thay trong giáo trình ’ ˆ’ ´ˆ
˙ ˙ ˙
’ ˘ ˆ
này co’ so’ toán hoc chat che cho viec tìm nghiem can thu’c cua phu’o’ng trình d
˜ ˆ ˘ ´ ’ ¯a
˙ ˙ ˙ ˙
´ ’ `
˘ ´
thu’c, cua các bài toán du’ng hình bang thu’o’c ke và compa, nhu’ng kien thu’c ve lich ’ ˜ ´ˆ ´ ˆ `
˙ ˙
’
su’ toán hoc liên quan. Ngoài ra, giáo trình so’ lu’o’c gio’i thieu ve Maple, mot trong ´ ˆ `
ˆ ˆ
˙ ˙ ˙ ˙
nhu’ng he tho
˜ ˆ ˆ ´ ng tính toán d i so manh me và pho bien nhat hien nay. Thông qua
¯a ˆ ´ ˜ ’ ´
ˆ ˆ ´
ˆ ˆ
˙ ˙ ˙ ˙
’
nhu’ng ví du minh hoa, giáo trình chı ra kha nang tính toán manh me cua Maple
˜ ’ ˘ ˜ ’
˙ ˙ ˙
cung nhu’ viec ho tro’ d ´ c lu’c cua phan mem này cho các giáo viên pho thông, cho
˜ ˆ ˜
ˆ ¯a˘ ’ ˆ` `
ˆ ˆ’
˙ ˙ ˙
¯o ’
sinh viên và hoc sinh trong hoat d ˆ ng giang day, nghiên cu’u và hoc tap toán. ´ ˆ
˙ ˙ ˙ ˙ ˙ ˙
x
- ¯u ´ ¯a
Giáo trình d ’o’c biên soan trên nguyên tac d ’ m bao d ˆ y d ’ và chat che cua kien
˘ ’ ¯a ¯u ` ˘ ˜ ’ ´
ˆ
˙ ˙ ˙
´ D ˆ’ ’ ’ ˆ `
thu’c. ¯ e làm viec vo’i giáo trình này, d ˆ c gia chı can mot so kien thu’c co’ so’ cua d i
ˆ ´ ¯o ˆ ´ ´ ˆ ˆ ´ ’ ’ ¯a
˙ ˙ ˙ ˙
´
ˆ ´
ˆ ¯a ´ ¯aˆ ¯ã
so tuyen tính, lôgic, d i so d i cu’o’ng nhu’ d hoc trong nam thu’ nhat và thu’ hai ˘ ´ ´ˆ ´
˙ ˙ ˙
cu D ˘ ¯a ’ ˜ ´
’ a ¯ ai hoc hoac Cao d ˘ ng. Ngoài nhu’ng kien thu’c d nhu’ng khái niem mo’i d ’o’c
ˆ ´ ¯ó, ˜ ˆ ´ ¯u
˙ ˙ ˙ ˙ ˙
¯i ˜ ˜ ´ `
d nh nghıa và nhu’ng ket qua mo’i d ˆ u d ’o’c chu’ng minh d ˆ y d ’ . Phan kien thu’c
ˆ ’ ´ ¯e ¯u ´ `
¯a ¯u `
ˆ ´
ˆ ´
˙ ˙
bo ˆ’ sung, neu chu’a d ’o’c hoc trong nhu’ng nam d ˆ u tiên cua chu’o’ng trình ¯ ai hoc,
´
ˆ ¯u ˜ ˘ ¯a` ’ D
˙ ˙ ˙ ˙
Cao d ¯a’ ˜ ¯u ´ ˆ ´
˘ ng, se d ’o’c gio’i thieu chi tiet trong Phu luc. Cuoi moi tiet (§), giáo trình
ˆ ´ˆ ˆ ´
˜ ˆ
˙ ˙ ˙ ˙
cung cap mot he thong phong phú các bài tap tu’ de d´ n khó, bat d ˆ u tu’ bài trac
´
ˆ ˆ ˆ ´ ˆ ˆ ` ˆ ¯e ˜ ˆ ´ ¯a `
˘ ` ´
˘
˙ ˙ ˙
´ `
˘ ¯o ’ ´
nghiem lí thuyet nham giúp d ˆ c gia nam mot cách chac chan nhu’ng khái niem và
ˆ ˆ ˘ ˆ ´
˘ ´
˘ ˜ ˆ
˙ ˙ ˙ ˙
´ ’ ’ ´ `
ket qua chu yeu. Gan 150 bài tap trong giáo trình d ˆ u có phan hu’o’ng dan giai d ˆ y
ˆ ˆ ˆ ˆ ¯e ` ˆ` ´ ˜
ˆ ’ ¯a `
˙
d¯u ˜
ˆ ¯o ˆ’
’ trong no lu’c giúp d ˆ c gia có the tu’ hoc. Qua thu’c te giang day, tác gia cho rang
’ ´ ’
ˆ ’ `
˘
˙ ˙ ˙ ˙ ˙ ˙
ˆ ˆ ’ ¯a
viec day-hoc toán hien nay nói chung, o’ d i hoc nói riêng, ngu’o’i day và ngu’o’i hoc ` `
˙ ˙ ˙ ˙ ˙ ˙ ˙ ˙
`
ˆ ˜
ˆ ˆ ’ ’ `
ˆ
can khai thác su’ ho tro’ hieu qua cua các phan mem toán hoc. Có su’ ho tro’ này, ˆ` ˆ˜
˙ ˙ ˙ ˙ ˙ ˙
viec day-hoc có nhu’ng thay d ˆ
ˆ ˜ ¯o’ i tích cu’c và chat lu’o’ng giáo duc d ’o’c cai thien rõ
´
ˆ ¯u ’ ˆ
˙ ˙ ˙ ˙ ˙ ˙ ˙ ˙
ˆ ´ ˆ ´
˘ ´
ˆ ´
ret. Cùng vo’i viec nam vu’ng kien thu’c lí thuyet, có kha nang giai quyet các bài
˜ ´
ˆ ’ ˘ ’ ´
ˆ
˙ ˙
´ ` `
ˆ ´ ’
ˆ
toán u’ng dung, ngu’o’i hoc can biet su’ dung các phan mem ho tro’ cho các muc d ˆ` `
ˆ ˜
ˆ ¯ích
˙ ˙ ˙ ˙ ˙
xi
- ˆ’ `
ˆ ´ˆ
tính toán cu the. Có nhieu tính toán rat khó và phu’c tap tru’o’c d nay tro’ nên ´ ´ ¯ây ’
˙ ˙
¯o ’ ´ ’ `
ˆ `
ˆ
vô cùng d ’n gian vo’i su’ tro’ giúp cua các phan mem toán hoc. Trên tinh than d `
ˆ ¯ó,
˙ ˙ ˙
o ˜ ’ ˆ’
’’ nhu’ng vi trí thích ho’p, tác gia bo sung các lenh và ví du minh hoa cho viec su’
ˆ ˆ ’
˙ ˙ ˙ ˙ ˙ ˙
dung Maple.
˙
D ˆ’ ’ ¯ã ˆ ¯u
¯ e hoàn thành giáo trình này, tác gia d nhan d ’o’c su’ ho tro’ cua nhieu the he ˜
ˆ ’ `
ˆ ´ ˆ
ˆ
˙ ˙ ˙ ˙ ˙
sinh viên và hoc viên cao hoc trong vie ˆ ’
ˆ c phát hien, su’a chu’a sai sót trong giáo
˜
˙ ˙ ˙ ˙
` `
ˆ `
trình. Nhieu thay cô, d ˆ ng nghiep và ban bè cung d d
ˆ ¯o ˆ ˜ ˆ`
¯ã ¯óng góp nhieu ý kien quý ´
ˆ
˙ ˙
báu trong quá trình biên soan. Nhân dip giáo trình này ra d `’i, tác gia, mot lan ¯o ’ ˆ ˆ `
˙ ˙ ˙
nu’a, go’i lo’i cam o’n sâu sac d´ n các thay cô, d ˆ ng nghiep, ban bè và sinh viên ve
˜ ’ ` ’ ´ ¯e
˘ ˆ `
ˆ `
¯o ˆ `
ˆ
˙ ˙
¯o
nhu’ng giúp d ˜’ vô giá trên.
˜
˘ ¯ã ´ ˘ ˆ ´ ˆ’
Mac dù d co gang, giáo trình này không the tránh khoi nhu’ng thieu sót. Tác ’ ˜ ´
ˆ
˙
’ ´
ˆ ´
ˆ ˆ ¯u
gia vô cùng biet o’n neu nhan d ’o’c nhu’ng ý kien d ˜ ´ ¯óng góp, bình luan và nhu’ng
ˆ ˆ ˜
˙ ˙ ˙
˜ ’ ¯o
phát hien loi trong giáo trình này cua d ˆ c gia gan xa. Moi ý kien d
ˆ ˆ ’ ˆ ` ´ ¯óng góp, trao d ˆ’ i
ˆ ¯o
˙ ˙ ˙
`
’ ˆ ¯i ’ ˜
ˆ
xin gu’i ve d a chı : TS. Nguyen Chánh Tú, Khoa Toán, Tru’o’ng ¯ ai hoc su’ pham ` D
˙ ˙ ˙ ˙
Hue ´ , 32 Lê Lo’i, Thành pho Hue, email: nctu2000@yahoo.com.
ˆ ´
ˆ ´
ˆ
˙
´ˆ
Hue ngày 25 tháng 4 nam 2007. ˘
xii
- ´’
HU’ONG DAN SU’ DUNG ˆ˜ ’
˙
´ˆ ˆ` ´
ˆ ˆ
Lí thuyet Galois có nhieu cách tiep can khác nhau. Mot cách tiep can có nhieu ˆ ´
ˆ ˆ `
ˆ
˙ ˙ ˙
u’u d ˆ
¯ie ’ m là trình bày Lí thuyet Galois trên co’ so’ Lí thuyet mo’ rong tru’o’ng. Quan
´ˆ ’ ´ˆ ’ ˆ `
˙
d ˆ’ m d cua Bo Giáo duc và d tao d ’o’c chúng tôi thong nhat trong viec biên
¯ie ¯ó ’ ˆ ¯ào ¯u ´
ˆ ´
ˆ ˆ
˙ ˙ ˙ ˙ ˙
soan giáo trình này. Giáo trình có 2 chu’o’ng, u’ng vo’i Lí thuye ´ ´ ´ t mo’ rong tru’o’ng và
ˆ ’ ˆ `
˙ ˙
´
ˆ ˜
ˆ ¯u
Lí thuyet Galois. Moi chu’o’ng d ’o’c chia ra thành các tiet (§) tu’o’ng u’ng vo’i 4-5 gio’ ´ˆ ´ ´ `
˙
ˆ ´ ˆ’
hoc tap trên lo’p. Ngoài ra, giáo trình có bo sung phan Kien thu’c chuan bi (Chu’o’ng `
ˆ ´
ˆ ´ ˆ’
˙ ˙ ˙
0), nha ` m nhac lai nhu’ng kien thu’c cu chu yeu có liên quan sau này. Giáo trình co
˘ ´
˘ ˜ ´ˆ ´ ˜ ’ ´ˆ ´
ˆ
˙
´
˘ ´ ´
ˆ ’
gang trình bày theo thu’ tu’ ho’p lí nhat cua viec giang day-hoc tap môn hoc. Tuy ˆ ’ ˆ
˙ ˙ ˙ ˙ ˙ ˙ ˙
nhiên tùy theo muc d ¯ích mà d ˆ c gia ¯o ˆ’ ’
’ có the su’ dung theo mot thu’ tu’ phù ho’p khác.
ˆ ´
˙ ˙ ˙ ˙ ˙ ˙
` ´
ˆ ’ ´ ¯o
Sau khi d c xong phan lí thuyet cua tiet, d ˆ c gia can tu’ mình giai quyet các bài
¯o ˆ ˆ ’ ˆ ` ’ ´
ˆ
˙ ˙ ˙
tap cuo ˆ
ˆ ˆ ´ ’ ` ˆ ´
˘ ˆ ˆ’
´ i tiet và tra lo’i bài tap trac nghiem (có the tham khao phan hu’o’ng dan, neu ’ ˆ` ´ ˜
ˆ ´
ˆ
˙ ˙ ˙
can). Các bài tap d ’o’c sap xep tu’ de d´ n khó ; nhu’ng bài tap (*) d ho’i su’ tu’ duy
`
ˆ ˆ ¯u ´
˘ ´
ˆ ` ˆ ¯e ˜ ˆ ˜ ˆ ¯òi
˙ ˙ ˙ ˙
¯ã ´
ˆ ¯ie`
cao ho’n. Nhu’ d trình bày, neu có d ˆ u kien, d ˆ c gia nên khai thác su’ dung Maple
ˆ ¯o ’ ’
˙ ˙ ˙
thông qua các ví du và noi dung cu the ˆ ˆ’ trong giáo trình.
˙ ˙ ˙
` ’ ´
ˆ ´
Tu’ (§ 8), giáo trình su’ dung thêm các kien thu’c sâu sac ho’n cua d i so d i cu’o’ng. ´
˘ ’ ¯a ´ ¯a ˆ
˙ ˙ ˙
xiii
- ´
ˆ ´ ¯u ´
ˆ
Nhu’ng kien thu’c này d ’o’c trình bày chi tiet trong Phu luc.
˜
˙ ˙ ˙
Các d nh lí, menh d ˆ ˆ
¯i ˆ ¯e ’ ˆ’ ¯e ¯u ¯ánh so theo tu’ng tiet, ví du “Menh d ˆ
`, he qua, bo d ˆ d ’o’c d
` ´ˆ ` ´ˆ ˆ `
¯e
˙ ˙ ˙ ˙ ˙ ˙
` ¯u ˜
ˆ ˆ `
2.3” nam trong § 2 và d ’o’c trích dan là “Menh d ˆ 2.3” hoac gon ho’n là “2.3”. Các
˘ ¯e ˘
˙ ˙ ˙ ˙
´ ˘ ´ tu’ d ˆ u d´ n cuoi giáo trình ve bên phai,
¯u ¯ánh so ` ¯a
công thu’c hoac phu’o’ng trình d ’o’c d ˆ ` ¯e ˆ ´
ˆ `
ˆ ’
˙ ˙
ví du
˙
Df = −4p3 − 27q 2 (1)
¯u ˜ `
ˆ ¯i ˆ `
d ’o’c trích dan là “(1)”. Riêng phan Phu luc, moi d nh lí, menh d ˆ ,...d ’o’c d
ˆ ¯e ¯u ¯ánh so ´
ˆ
˙ ˙ ˙ ˙ ˙ ˙ ˙
´ ˆ ˜ ¯u ˆ `
¯e ¯u ˜
ˆ ˆ `
vo’i mot chu’ cái d ´’ng tru’o’c, ví du “Menh d ˆ A.2.” d ’o’c trích dan là “Menh d ˆ A.2.”
´ ¯e
˙ ˙ ˙ ˙ ˙
¯o ’ ’ ˆ ’
hay d ’n gian là “A.2.”. Giáo trình có bang các kí hieu su’ dung trong giáo trình và
˙ ˙
pha ˆ ’ `
` n Chı Muc (307) (Index) nham giúp d ˆ c gia de dàng tra cu’u d ’o’c noi dung khái
˘ ¯o ’ ˆ˜ ´ ¯u ˆ
˙ ˙ ˙ ˙
ˆ ˘ ´
ˆ `
´ ˆ
niem hoac kien thu’c can thiet. ´
ˆ
˙ ˙
xiv
- `
ˆ
VÀI NÉT VE LICH SU’ 1 ’
˙
’ ’
A) LICH SU’ GIAI PHU’ONG TRÌNH ¯ A THU’C ’ D ´
˙
` `
˘ ˆ ’
Ngày nay, ngu’o’i ta tin rang, viec giai phu’o’ng trình d thu’c bac hai d d ’o’c các ¯a ´ ˆ ¯ã ¯u
˙ ˙ ˙
ˆ’ ¯a
nhà toán hoc co d i Babilon quan tâm cách d gan 4000 nam. Nhu’ng tam d ´ t sét
¯ây ˆ ` ˘ ˜ ´
ˆ ¯aˆ
˙ ˙
¯a ¯u ´ˆ ’ `
ˆ ˘
có niên d i 1600 BC d ’o’c tìm thay cua nen van minh Babilon còn ghi lai viec tìm ˆ
˙ ˙ ˙ ˙
ˆ ’ ˆ ˆ’
nghiem cua nhu’ng phu’o’ng trình bac hai cu the. Tuy nhiên, nhu’ng lo’i giai trên
˜ ˜ ` ’
˙ ˙ ˙
¯u
d ’o’c mô ta ba ’ ˘ ` ng phu’o’ng pháp hình hoc và do d chı liên quan d´ n nhu’ng phu’o’ng
¯ó ’ ¯eˆ ˜
˙ ˙
ˆ ˆ ´ ´
trình bac hai có he so lo’n ho’n 0.ˆ
˙ ˙
Nhu’ng phu’o’ng pháp hình hoc d ˆ’ giai phu’o’ng trình bac hai tiep tuc d ’o’c nhà
˜ ¯e ’ ˆ ´
ˆ ¯u
˙ ˙ ˙ ˙
toán hoc vı d i Hy Lap Euclid (325 BC-265 BC) d ˆ cap d´ n. Mãi d´ n the kı thu’ 7,
˜ ¯a `
¯e ˆ ¯e ˆ ˆ
¯e ´ ’ ´
ˆ
˙ ˙´ ˙ ˙
ˆ Dˆ ´
nhà toán hoc An ¯ o Brahmagupta (598-665), mo’i trình bày mot cách giai phu’o’ng ˆ ’
˙ ˙ ˙
ˆ ’ ´
ˆ
trình bac hai có su’ dung so âm và các kí hieu, d ˆ ´
ˆ ˆ’
¯ánh dau su’ phát trien cua d i so. ’ ¯a ´ ˆ
˙ ˙ ˙ ˙ ˙
ˆ `
Viec xét mot cách d ˆ y d ’ nghiem cua phu’o’ng trình bac hai bang phu’o’ng pháp
ˆ ¯a ¯u ˆ ’ ˆ `
˘
˙ ˙ ˙ ˙
¯a ´ ˆ ’ ¯u ˆ ’
d i so chı d ’o’c thu’c hien bo’i các nhà toán hoc Arab, tiêu bieu là al-Khwarizmi ˆ’
˙ ˙ ˙ ˙ ˙
1 `
ˆ ¯u ’ ’ ´ˆ `
Thông tin trong phan này d ’o’c tham khao chu yeu tu’ [5] và [7].
˙
- 2 `
ˆ ’’
Vài nét ve lich su
˙
(780-880). Tuy nhiên, các nhà toán hoc Arab lai chu’a biet d´ n so âm, do d trong
´ ¯e ´
ˆ ˆ ˆ ¯ó
˙ ˙
´
ˆ ’
cuon sách cua mình có tên “Hisabal-jabrw’al-muqaba”, al-Khwarizmi d phân ¯ã
ˆ ´ ´
thành 6 loai phu’o’ng trình bac hai, u’ng vo’i 6 chu’o’ng trong cuon sách và trình ´ˆ
˙ ˙
’ ` D ¯uo ´
bày cách giai cho tu’ng loai. ¯ ây d ’c xem là cuon sách d ˆ u tiên ve d i so và tu’
ˆ ¯a` ˆ ¯a ´
` ˆ `
˙ ˙ ˙
¯a ´ ’ ´ D´
“Algebra” (d i so) ra d `’i tu’ tên cua cuon sách này. ¯ en nam 1145, cuon sách noi
ˆ ¯o ` ˆ ˆ ˘ ´
ˆ ˆ’
˙
tie´ ng cua nhà toán hoc Tây Ban Nha, Abraham bar Hiyya Ha-Nasi (1070-1136)
ˆ ’
˙
¯u
d ’o’c xua ´ t ban o’ châu Âu có tên Latinh là “Liber ambadorum” cung trình bày d ˆ y
ˆ ’ ’ ˜ `
¯a
˙
d ’ nghiem cua các phu’o’ng trình bac hai.
¯u ˆ ’ ˆ
˙ ˙
’ ¯a ` ’
Tru’o’ng phái toán hoc Italy kho’i d ˆ u khoang nam 1500 vo’i cuon sách cua Luca
` ˘ ´ ´ˆ ’
˙
Pacioli (1445-1517) xuat ban nam 1494, d ’o’c biet d´ n vo’i tên viet tat là “Suma”,
´
ˆ ’ ˘ ¯u ´ ¯e
ˆ ˆ ´ ´ ´
ˆ ˘
˙
¯ó ` ’ ’ ˆ ¯u
trong d lo’i giai cua phu’o’ng trình bac hai d ’o’c trình bày chi tiet bang ngôn ngu’ d i ´ ˘
ˆ ` ˜ ¯a
˙ ˙ ˙
so hien d i. Pacioli không d ˆ cap d´ n viec giai phu’o’ng trình d thu’c bac ba nhu’ng
´ ˆ ¯a
ˆ `
¯e ˆ ¯e ˆ ˆ ’ ¯a ´ ˆ
˙ ˙ ˙ ˙ ˙
ông lai nha ¯e ´ c d´ n viec giai phu’o’ng trình d thu’c bac bon. Ông viet, theo ngôn ngu’
˘ ˆ ˆ ’ ¯a ´ ˆ ˆ´ ´
ˆ ˜
˙ ˙ ˙
’ ¯a ´ ˆ ˆ ´
cua d i so ngày nay, “phu’o’ng trình bac bon x4 = a + bx2 giai d ’o’c bang phu’o’ng
ˆ ’ ¯u `
˘
˙ ˙ ˙
pháp nhu’ d ˆ ´ ¯o´ i vo’i phu’o’ng trình bac hai, nhu’ng các phu’o’ng trình x4 + ax2 = b và
ˆ
˙
x4 + a = bx2 thì không the’ giai d ’o’c”. ˆ ’ ¯u
˙
Nguyen Chánh Tú
˜
ˆ
- `
ˆ ’’
Vài nét ve lich su 3
˙
` ¯u ˆ ’
Ngu’o’i d ˆ u tiên tìm d ’o’c nghiem cua phu’o’ng trình d thu’c bac ba là Scipione
` ¯a ¯a ´ ˆ
˙ ˙ ˙
del Ferro (1465-1526), mot giáo su’ no ˆ
ˆ ’ i tieng cua ¯ ai hoc Bologna, Italy. Ferro tìm
ˆ ´ ’ D
˙ ˙ ˙
d ’o’c nghiem can thu’c cua phu’o’ng trình x3 + mx = n. Tat nhiên, neu biet su’
¯u ˆ ˘ ´ ’ ´
ˆ ´
ˆ ´
ˆ ’
˙ ˙ ´ Dˆ
ˆ ´
ˆ ’
dung khái niem so âm cua các nhà toán hoc An ¯ o, thì công thu’c nghiem d là ˆ ´ ˆ ¯ó
˙ ˙ ˙ ˙ ˙
d ’ d ˆ’ giai tat ca các dang cua phu’o’ng trình bac ba. Tuy nhiên, lúc bay gio’, Ferro
¯u ¯e ’ ´ ’ ˆ ’ ˆ ´
ˆ `
˙ ˙
´ ¯ie ¯ó.
` ’ ¯u
không biet d ˆ u d Ferro giai d ’o’c phu’o’ng trình bac ba nêu trên vào nam 1515,
ˆ ˆ ˘
˙ ˙
nhu’ng giu’ bí mat cho d´ n tru’o’c lúc qua d `’i nam 1526 mo’i tiet lo cho mot ngu’o’i hoc
˜ ˆ ˆ
¯e ´ ¯o ˘ ´ ´ ˆ
ˆ ˆ `
˙ ˙ ˙ ˙
’ ˆ `
trò cua mình là Antonio Fior. Fior là mot ngu’o’i hoc toán bình thu’o’ng và ngay lap ` ˆ
˙ ˙ ˙
tu’c làm rò rı `
´ `
ˆ ¯o` ` `
’ lo’i giai cua thay mình ra ngoài. Tin d ˆ n ve lo’i giai cua phu’o’ng trình
’ ’ ˆ ’ ’
ˆ ˆ ´
˘ ˆ
bac ba lan rong khap Bologna và các vùng lân can, kích thích nhà toán hoc nghiep ˆ
˙ ˙ ˙ ˙ 2 ˙
du’ Niccolo Fontana(1499-1557) tìm ra lo’i gia ` ’ i cua phu’o’ng trình x3 + mx = n
’
không lâu sau d N. Fontana (d ’o’c biet d´ n vo’i tên Tartaglia) quyet d nh công
¯ó. ¯u ´ ¯e
ˆ ˆ ´ ´ ¯i
ˆ
˙ ˙
bo thành công cua mình. Mot cuoc thách d´ khoa hoc no ra giu’a Tartaglia và Fior
´
ˆ ’ ˆ ˆ ˆ
¯o ˆ’ ˜
˙ ˙ ˙
˘
nam 1535. Luat cu ˆ ˆ ¯o ’ ˜
’ a cuoc thi d ’n gian là moi ngu’o’i se d ’a ra 30 phu’o’ng trình bac
ˆ ` ˜ ¯u ˆ
˙ ˙ ˙
ba cho d´ i thu, hen trong 50 ngày, ai giai d ’o’c nhieu ho’n thì thang. Tat ca các
ˆ
¯o ’ ’ ¯u `
ˆ ´
˘ ´ˆ ’
˙ ˙
phu’o’ng trình mà Fior d ’a ra cho Tartaglia d ˆ
¯u ¯e`u có dang x3 + mx = b và Fior tin
˙
Nguyen Chánh Tú
˜
ˆ
- 4 `
ˆ ’’
Vài nét ve lich su
˙
Hình 1: Chân dung Tartaglia
´
˘ ˆ’ ’ ¯u ´ ` ´
ˆ
chac là Tartaglia không the giai d ’o’c. Tru’o’c tho’i han cuoi cùng 8 ngày, Tatarlia
˙ ˙
¯ã ¯u ˆ’ ’ ´ˆ ’ ˆ ´
d tìm d ’o’c phu’o’ng pháp tong quát giai tat ca phu’o’ng trình bac ba. Tru’o’c công
˙ ˙
¯u ` ’ ’ ` ¯u ˆ
chúng, Tartaglia d ’a ra lo’i giai cua 30 bài toán trong vòng 2 gio’ và d ’o’c công nhan
˙ ˙
` ´
˘ ˆ ´ `
ˆ ’
là ngu’o’i thang cuoc. Tuy nhiên, ông không công bo lo’i giai chi tiet.´
ˆ
˙
Chien thang cua Tartaglia lan d´ n Milan, kích thích mot nhà toán hoc nghiep
´
ˆ ´
˘ ’ ˆ
¯e ˆ ˆ
˙ ˙ ˙
ˆ ´
du’ khác, bác sı Girolamo Cardano (1501-1576). Cardano lap tu’c mo’i Tartaglia
˜ `
˙
Nguyen Chánh Tú
˜
ˆ
- `
ˆ ’’
Vài nét ve lich su 5
˙
d´ n tham Milan vào nam 1539 và tìm cách thuyet phuc Tartaglia tiet lo lo’i giai
ˆ
¯e ˘ ˘ ´
ˆ ´ ˆ `
ˆ ’
˙ ˙
`
phu’o’ng trình bac ba cho mình. Tartaglia d ˆ ng ý vo’i giao u’o’c Cardano phai giu’
ˆ ¯o ´ ´ ’ ˜
˙
bí mat ve lo’i giai cho d´ n khi Tartaglia tu’ mình xuat ban công trình d Nhu’ng
ˆ ˆ `` ’ ˆ
¯e ´ˆ ’ ¯ó.
˙ ˙
´ ` ’ ’ ˆ ˆ ´ ¯ã ¯u
ˆ
Cardano không giu’ giao u’o’c, lo’i giai cua phu’o’ng trình bac ba và bac bon d d ’o’c
˜
˙ ˙ ˙
´
ˆ ˆ ´
ˆ ˆ’ ˆ’ ´ ˆ ’
xuat hien chi tiet trong quyen sách “Ars Magna” noi tieng cua Cardano, xuat ban ´
ˆ ’
˙
˘ ´ ˆ ˆ ’
nam 1545. Tartaglia vô cùng tu’c gian và trong mot bài báo cua mình xuat ban sau ´ˆ ’
˙ ˙
¯ó, ’
˘ ¯i ’ ’ ˆ ’
d Tartaglia khang d nh lai công lao cua mình và lên án su’ phan boi cua Cardano.
˙ ˙ ˙ ˙
´ ´ ` ´ ´ ˆ ¯a ´
Trong “Ars Magna”, cuon sách tieng Latinh d ˆ u tiên trên the gio’i ve d i so,
ˆ ˆ ¯a ˆ ` ˆ
˙
Cardano có d ˆ cap d´ n công lao cua Tartaglia chính là tác gia cua công thu’c
`
¯e ˆ ¯e ˆ ’ ’ ’ ´
˙
ˆ ’ ˆ ’ `
˘
nghiem cua phu’o’ng trình bac ba, nhu’ng ông cung giai thích thêm rang viec chu’ng
˜ ˆ ´
˙ ˙ ˙
´ ˜ ` ’ ´
ˆ ’
minh công thu’c cung nhu’ trình bày lo’i giai chi tiet là cua ông cùng các hoc trò cua ’
˙
´ ’ ` ` ’
mình. ¯ ac biet, cuon sách cua Cardano lan d ˆ u tiên trình bày lo’i giai cho 20 loai
D˘ ˆ ˆ ˆ ¯a `
˙ ˙ ˙
¯a ´ ˆ ´ ˆ ` ’ ¯e`
phu’o’ng trình d thu’c bac bon. Các lo’i giai này d ˆ u có chung phu’o’ng pháp là tìm
˙
ˆ
nghiem cu ’ a mot phu’o’ng trình phu bac ba (ngày nay ta goi là giai thu’c bac ba),
ˆ ˆ ’ ´ ˆ
˙ ˙ ˙ ˙ ˙ ˙
roi su’ dung nó d ˆ’ giai phu’o’ng trình bac bon d cho. Tác gia cua ket qua này là
`
ˆ ’ ¯e ’ ˆ ´ ¯ã
ˆ ’ ’ ´
ˆ ’
˙ ˙
Nguyen Chánh Tú
˜
ˆ
- 6 `
ˆ ’’
Vài nét ve lich su
˙
Hình 2: Chân dung G. Cardano
ˆ ´ ´
ˆ ˘ ´ ’
ˆ
Lodovico Ferari (1522-1565), mot trong nhu’ng hoc trò xuat sac nhat cua Cardano.
˜
˙ ˙
Mot lí do nu’a d ˆ’ giai thích cho quyet d nh cua Cardano là ông phát hien ra rang
ˆ ˜ ¯e ’ ´ ¯i
ˆ ’ ˆ `
˘
˙ ˙ ˙
` ¯ã ’ ¯u ˆ ´ ¯ó ˘
Ferro là ngu’o’i d giai d ’o’c các phu’o’ng trình bac ba tru’o’c d 30 nam.
˙ ˙
¯o ’
Su’ ra d `’i cua Ars Magna truye ˆ`n cam hu’ng cho nhieu nhà toán hoc trên the
’ ´ ˆ` ´ˆ
˙ ˙
´ ´ ˆ ´ `
ˆ ¯a ´
gio’i tiep tuc nghiên cu’u ve phu’o’ng trình d thu’c nhu’ Bombelli (1526-1572, Italy),
˙
Viéte (1540-1603, Pháp), Descartes (1596-1650, Pháp), Harriot (1560-1621, Anh),
Nguyen Chánh Tú
˜
ˆ
nguon tai.lieu . vn