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数学知识体系

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⌕2026/8/31
概念

代数基本定理

任何复系数 n 次多项式恰有 n 个复根,韦达定理描述根与系数的对称关系,这是复数域代数封闭性的核心结论。

所属主题:初等代数 ↗
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当前概念

代数基本定理初等代数

01定义

任何 nn 次复系数多项式在复数域中恰有 nn 个根(计重数)——复数域是「代数封闭」的,多项式方程在复数范围内永不落空。韦达定理进一步给出根与系数的对称关系。
Re Im z₁ z₂ z₃ z₄ 4 次多项式的 4 个复根:复平面上的「根星座」
n 次多项式在复平面上恰有 n 个根(计重数)

02核心要点

01

定理内容

p(z)=an∏i=1n(z−zi)p(z)=a_n\prod_{i=1}^n(z-z_i):复数域上每个多项式完全分解为一次因子——「代数封闭域」由此得名。

02

韦达定理

根之和 =−an−1/an=-a_{n-1}/a_n、根之积 =(−1)na0/an=(-1)^n a_0/a_n,一般地根的基本对称多项式都是系数的有理式——不解方程即知根的集体信息。

03

实系数推论

实系数多项式的非实根必共轭成对出现,故实数域上不可约多项式只有一次与二次两种。

03关键公式

p(z)=an∏i=1n(z−zi)p(z)=a_n\prod_{i=1}^{n}(z-z_i)
∑izi=−an−1an,∏izi=(−1)na0an\sum_i z_i=-\frac{a_{n-1}}{a_n},\quad\prod_i z_i=(-1)^n\frac{a_0}{a_n}

04历史沿革

达朗贝尔 1746 年给出第一个(不完整的)证明;高斯 1799 年博士论文给出首个实质严格的证明,其后一生又补三种证法;现代表证依赖拓扑或复分析。

05应用与延伸

控制理论用根的位置判定系统稳定性(极点配置);信号处理的 z 变换、编码理论的域构造都依赖复数域的代数封闭性。

06交互演示

代数基本定理:zⁿ − 1 恰有 n 个根增大 n:单位圆上等距分布 n 个根

07相关概念