Pregunta sobre la solución de Hermite de 1858 a la ecuación quíntica usando funciones modulares elípticas y su relación con el trabajo de Gauss y Jacobi

La ecuación quíntica general no puede resolverse mediante radicales y se muestra en un trabajo histórico y de gran alcance de Galois de 1832, que se convirtió en una plantilla de la teoría de grupos moderna y la teoría de Galois. Sin embargo, la ecuación quíntica general se puede reducir a una forma radical de Bring (usando la transformación de Tschirnhaus), y esta forma de la quíntica se puede resolver de alguna manera usando ideas de la teoría de funciones elípticas. Realmente no estoy familiarizado con estos materiales, y es por eso que estoy haciendo esta pregunta.

De acuerdo con lo que he leído, Hermite basó su construcción en los resultados de Jacobi y en las observaciones realizadas por el mismo Galois (en el último artículo de Galois); estos resultados se relacionan con el llamado "problema de transformación de las integrales elípticas"; un norte La transformación de orden número uno de la integral elíptica conduce a una ecuación modular que en realidad es una ( norte + 1 ) ecuación polinomial de grado 2 en dos variables, y estas variables están conectadas de alguna manera a la integral elíptica. Hermite basó su demostración en la 5 Transformación de º orden de Jacobi.

Para completar la discusión histórica, según la página 4 del libro "Hessian Polyhedra, Invariant Theory And Appell Hypergeometric Functions", Gauss conocía las transformaciones de orden 3, 5 y 7 desde 1808, y según otra fuente Gauss también hizo algunos comentarios muy significativos sobre el problema de la transformación de cualquier orden impar.

Por lo tanto, mis preguntas son tanto explicativas como históricas:

  • ¿Qué es el "problema de transformación de integrales elípticas" y cómo se relaciona con la solución de ecuaciones polinómicas? Quiero entender un poco más sobre el significado del logro de Hermite.
  • Solo quiero saber si alguien puede ayudar a localizar estas transformaciones en el Nachlass de Gauss. Creo que está en algún lugar de la sección sobre funciones elípticas en el volumen 3 de su trabajo, pero soy completamente incapaz de reconocer patrones familiares en la avalancha de fórmulas en esos escritos.
Si está interesado en la continuación moderna, Umemura amplió la solución en todos los grados en términos de la función modular de Siegel en 1984. También da una idea de la idea y comentarios históricos para la quíntica que involucra a Hermite, Kronecker, Klein y Jordan, con una conexión a Jacobi al final. Para obtener más antecedentes, consulte el libro de King Beyond the Quartic Equation , que también menciona a Gordan y Kiepert.

Respuestas (1)

En general, la transformación de integrales elípticas (o diferenciales) es encontrar soluciones algebraicas F ( X , y ) = 0 de una ecuacion diferencial

d X F ( X ) = d y gramo ( y ) ,
dónde F , gramo son polinomios de grado 3.

La primera transformación de este tipo fue descubierta por Landen en 1775, y se llama transformación de Landen . Independientemente fue descubierto por Gauss 1790 cuando estudió la media aritmético-geométrica (previamente estudiada por Lagrange en 1785). Pero como de costumbre, Gauss se lleva todo el crédito por todo lo que toca.

La teoría de las transformaciones conduce a ciertas ecuaciones algebraicas llamadas ecuaciones modulares clásicas que Hermite usó para resolver la quíntica.

Puede leer los detalles en el libro Lectures on Icosahedron and solution of 5-th grade de Klein. Para una exposición moderna, puede consultar el libro de Jonathan y Peter Borwein, Pi y AGM.

Documentos originales: Hermite CR 46 (1858) 508-515. Kronecker (una prueba simplificada): CR 46 (1858) 1150-1152.

Generalización a ecuaciones de grado arbitrario: H. Umemura, Resolución de ecuaciones algebraicas con constantes theta, Apéndice I del libro de D. Mumford, conferencias Tata sobre Theta, 1983.

su respuesta ayuda (es por eso que voté su respuesta), pero solo un poco. Su respuesta me ayudó a comprender que el "problema de transformación" significa reescribir el diferencial bajo el signo integral al sustituir la variable integrando con una nueva variable que está conectada a la variable original a través de una relación algebraica. F ( X , y ) . Pero, ¿puede ampliar la discusión sobre la conexión con la ecuación quíntica? y ¿cuál es el significado intuitivo de la transformación de una integral elíptica? ¿Se puede explicar de una manera más geométrica?
No se recomiendan largas discusiones en los comentarios. ¿Por qué no revisa la literatura que mencioné o los documentos originales? No son largos. Agregué las referencias.
¿Es esta transformación también estudiada por Euler cuando extendió el resultado de Fagnano sobre la duplicación del arco de la lemniscata?