2個以上のn個の変数X1、……、Xnの多項式
が、任意の1≦i<j≦nなるiとjに対し、fに現れるXiとXjを互いに他と置き換えても、多項式として変わらないとき、つまり
f(X1,……,Xi,……
,Xj,……,Xn)
=f(X1,……,Xj,……
,Xi,……,Xn)
のとき、fを対称式という。
は、対称式である。さらに、任意のn変数の対称式は、これらn個の対称式S1、……、Snの多項式で表される。この意味で、S1、……、Snをn変数の基本対称式という。たとえば、三変数の基本対称式は、
S1=X1+X2+X3,
S2=X1X2+X1X3+X2X3,
S3=X1X2X3
で、X12+X22+X32=S12-2S2
となる。
n変数の対称式fは、1、2、……、nの任意の置換σに対し、
f(Xσ(1),Xσ(2),……,Xσ(n))
=f(X1,X2,……,Xn)
を満たす。また、多項式fが対称式であることを示すには、i=1,2,……,n-1に対し、XiとXi+1を互いに他と置き換えて、変わらないことを確かめればよい。
多項式f(X)=Xn+a1Xn-1+……+an-1X+anの根をα1、……、αnとすると、いわゆる根と係数との関係式
aj=(-1)jSj(α1,……,αn)
(j=1,……,n)
が成り立つ。このように、対称式は広く応用されている。
[菅野恒雄]
n変数の多項式,
において,変数x1,x2,……,xnをどのように置換しても各多項式は変わらない。このような多項式を対称式という。対称式には上記以外にもx12+x22+……+xn2などたくさんあるが,すべての対称式はσ1,σ2,……,σnの多項式で書ける。例えば,x12+x22+……+xn2=σ12-2σ2である。これからわかるようにσ1,σ2,……,σnは基本的なものであり,基本対称式と呼ばれる。一般に体k上の多項式環k[x1,……,xn]に群Gが作用している(α∈G,f(x1,……,xn)∈k[x1,……,xn]に対して,多項式(αf)(x1,……,xn)が定まり,f→αfは環準同型,(αβ)f=α(βf),単位元eについてはef=f,≏α∈G,≏a∈k,αa=a)のとき,≏α∈Gについてαf=fとなる元をGの作用についての不変式といい,その全体をk[x1,……,xn]gと書く。k[x1,……,xn]gはk[x1,……,xn]の部分環である。対称式はn次対称群Snがk[x1,……,xn]に変数の置換として作用するときの不変式であり,となることが上に述べたことである。
執筆者:丸山 正樹
出典 株式会社平凡社「改訂新版 世界大百科事典」改訂新版 世界大百科事典について 情報
出典 ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典について 情報
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