f(x)是域F上的首壹不可約多項式,域的特征Char F = 0,設E是包含F的代數封閉域,由於f(x)在域F上不可約,
大致說明如下;
f(x)有重根 <=> f與f'不互素(即有次數大於0的公因式)
f'為f的形式導數(這樣可以避免引入極限的概念,省去很多討論)。
當char F =0時,f不可約 => f'≠0 (f的次數至少為2,導函數不會恒為0),
由於f不可約,deg f' <deg f,故f, f'互素(若不然,設(f, f')=g,f'≠0,g|f',則0<deg g≤deg f' < deg f,故deg g<deg f,因為g|f,g是f的壹個真因子,這與f不可約矛盾),於是f無重根。
當char F ≠0時,f不可約 ≠> f'≠0 ,
這樣當f'=0時,f與f'不互素(f|f',公因子為f),f有重根。
“f不可約 ≠> f'≠0 ”解釋如下,
設p = char F>0,f(x)=∑c_i * x^i (i=0 .. n),則f'(x)=∑i*c_i * x^i (i=1 .. n),
當p不能整除i時,令c_i=0;p|i時,i=0;故總有i*c_i=0。即有f≠0,但f'=0。
具體例子如下:
設F=F_p=Z/(pZ),p=char F,u是F上的超越元,K=F(u)為F的單擴域(次數無窮大),則f(x)=x^p-u∈K[x],取f(x)的壹個根α=u^(1/p),(α當然不在F、K中,在K的代數封閉擴域中),則f(x)=x^p-u=x^p-α^p=(x-α)^p有p重根α,(在F_p的擴域上有(a+b)^p=a^p+b^p),但是f(x)在K[x]上不可約。
(若f(x)在K[x]上可約,即f(x)=g(x)*h(x),g(x)、h(x)∈K[x],設g(x)=(x-α)^l,h(x)=(x-α)^s,1≤l,s≤p-1,l+s=p。但是g(x)的常數項為(-α)^l=(-1)^l*α^l=(-1)^l*u^(l/p),1≤l≤p-1,l/p不是整數,由K的定義,u^(l/p)不在K中,於是g(x)不在K[x]中,這與g(x)∈K[x]矛盾)