代数基本定理 零点定理证明( 四 )


?计算二重积分:

代数基本定理 零点定理证明


积分区域是半径为?R,圆心在原点处的一个圆,R对应于1799 年证明中找到曲线交点的圆的半径,先从0到2π对φ积分,积分值:
代数基本定理 零点定理证明


调换积分次序,高斯引入辅助定义:
代数基本定理 零点定理证明


R?是一个足够大的正实数,满足:
代数基本定理 零点定理证明


R?的选取可以保证T,U,T',U'都是正数 。如果r=R,得出函数t^2+u^2的值是?T^2+U^2,tt'+uu'的值是TT'+UU',因此是正的 。如果假设积分从r=0 扩展到r=R,对于φ的任何确定的实数值,得到:
代数基本定理 零点定理证明


而:
代数基本定理 零点定理证明


所以产生矛盾 。
高斯在第三次证明中未对函数y的构造提供解释,将此定理的证明转换成积分与路径无关的问题,主要归结为曲线积分与路线无关的问题,而线积分与路线无关的条件与线积分沿任一简单闭曲线的值都为 0 的条件相同,于是可以归结为研究沿任一简单闭曲线积分值为0的条件,就是现代数学教材中的柯西积分定理,高斯 1811年给贝塞尔的信件中写道:
现在我断言积分只有一个值,即使是通过不同的路径,只要在两条路径所围的空间内φ(x)是单值的,并且不变为无穷 。这是一个很美丽的定理,它的证明并不难,我将在一个适当的机会给出这证明 。
【代数基本定理 零点定理证明】但是,高斯从未回过头来继续讨论这个问题和重积分中的积分顺序问题,反而成为柯西在复分析领域的出发点 。高斯1816 年对代数基本定理的纯解析证明篇幅较短,但是理清高斯发现这一解法的思路是很困难的,一些数学家对高斯的思想过程做出猜测,发现高斯证明的关键点在于对多值函数的研究,利用拉梅已证明的一个定理,对函数y提供一种新构造方法 。

推荐阅读