Teorema dasar aljabar

Teorema dasar aljabar menyatakan bahwa setiap polinomial variabel tunggal nonkonstan dengan koefisien bilangan kompleks memiliki setidaknya satu akar kompleks. Ini termasuk polinomial dengan koefisien real, karena setiap bilangan real adalah bilangan kompleks dengan bagian imajiner sama dengan nol.

Secara ekuivalen (menurut definisi), teorema tersebut menyatakan bahwa lapangan bilangan kompleks tertutup secara aljabar.

Teorema ini dinyatakan sebagai berikut: setiap polinomial nonkonstan variabel tunggal berderajat  dengan koefisien kompleks memiliki tepat  akar kompleks (dengan memperhitungkan multiplisitas aljabar). Kesetaraan pernyataan ini dengan pernyataan pada paragraf pertama dapat dibuktikan melalui penggunaan pembagian polinomial yang berurutan.

Terlepas dari namanya, tidak ada bukti teorema yang murni aljabar, karena bukti apapun harus menggunakan beberapa bentuk analitik kelengkapan bilangan riil, yang merupakan bukan konsep aljabar.Bahkan bukti bahwa persamaan  memiliki solusi melibatkan definisi bilangan real melalui beberapa bentuk kelengkapan (khususnya). Selain itu, ini bukanlah teorema dasar untuk aljabar modern; namanya diberikan pada saat aljabar identik dengan teori persamaan.

 Sejarah 
Peter Roth, dalam bukunya Arithmetica Philosophica (diterbitkan pada 1608, di Nürnberg, oleh Johann Lantzenberger),Rare books menulis bahwa persamaan polinomial berderajat (dengan koefisien bilangan real)  mungkin memiliki  akar. Albert Girard, dalam bukunya  L'invention nouvelle en l'Algèbre  (diterbitkan tahun 1629), menegaskan bahwa persamaan polinomial berderajat  memilikiakar, tetapi dia tidak menyatakan bahwa semua solusinya harus bilangan real. Lebih jauh, dia menambahkan bahwa pernyataannya menyatakan "kecuali persamaannya tidak lengkap", yang dia maksudkan bahwa tidak ada koefisien yang sama dengan . Namun, ketika dia menjelaskan secara rinci apa yang dia maksud, jelas bahwa dia benar-benar percaya bahwa pernyataannya itu selalu benar; Misalnya, dia menunjukkan persamaan itu  meskipun tidak lengkap, memiliki empat penyelesaian (menghitung multiplisitas aljabar):  (dua kali),  dan 

Seperti yang akan disebutkan lagi di bawah ini, ini dapat disimpulkan dari teorema dasar aljabar bahwa setiap polinomial tidak konstan dengan koefisien bilangan real dapat ditulis sebagai hasil kali polinomial-polinomial koefisien bilangan real yang derajatnya adalah 1 atau 2. Namun, pada 1702, Leibniz secara keliru mengatakan bahwa tidak ada polinomial dari jenis  (dengan adalah bilangan real tidak 0) dapat ditulis sedemikian rupa. Belakangan, Nikolaus Bernoulli membuat pernyataan yang sama tentang polinomial , tetapi dia mendapat surat dari Euler pada tahun 1742Lihat bagian  Le rôle d'Euler  dalam artikel C. Gilain Sur l'histoire du théorème fondamental de l'algèbre: théorie des équations et calcul intégral. yang menunjukkan bahwa polinomial ini sama dengan

dengan  Selain itu, Euler menunjukkan itu

Upaya pertama untuk membuktikan teorema dilakukan oleh d'Alembert pada tahun 1746, tetapi buktinya tidak lengkap. Di antara masalah lainnya, ia mengasumsikan secara implisit sebuah teorema (sekarang dikenal sebagai Teorema Puiseux), yang tidak akan dibuktikan sampai lebih dari satu abad kemudian dan menggunakan teorema dasar aljabar. Upaya lain dilakukan oleh Euler (1749), de Foncenex (1759), Lagrange (1772), dan Laplace (1795). Empat percobaan terakhir ini secara implisit mengasumsikan pernyataan Girard; lebih tepatnya, apabila setiap polinomial nonkonstan memiliki akar maka akarnya akan berbentuk  untuk suatu bilangan real  dan . Dalam istilah modern, Euler, de Foncenex, Lagrange, dan Laplace mengasumsikan adanya lapangan pemisah dari polinomial .

Pada akhir abad ke-18, dua bukti baru diterbitkan yang tidak mengasumsikan keberadaan akar, tetapi tidak ada yang lengkap. Salah satunya, oleh James Wood dengan bukti yang bersifat aljabar, diterbitkan pada tahun 1798 dan dianggap valid tanpa celah awalnya. Namun, beberapa tahun kemudian, bukti Wood didapati memiliki celah aljabar.Mengenai bukti Wood, lihat artikel  Makalah yang terlupakan tentang teorema dasar aljabar , oleh Frank Smithies. Bukti lainnya diterbitkan oleh Gauss pada tahun 1799 dengan bukti yang bersifat geometris, tetapi memiliki celah topologi, yang dilengkapi oleh Alexander Ostrowski pada tahun 1920, seperti yang dibahas di Smale.Smale writes, "...Saya ingin menunjukkan betapa besarnya celah yang terkandung dalam bukti Gauss. Bahkan sekarang ini adalah titik halus bahwa kurva bidang aljabar nyata tidak dapat memasuki cakram tanpa keluar. Faktanya, meskipun Gauss memperbaiki bukti ini 50 tahun kemudian, kesenjangan tetap ada. Baru pada tahun 1920 pembuktian Gauss selesai. Dalam referensi Gauss. Ostrowski memiliki makalah yang melakukan ini dan memberikan diskusi yang sangat baik tentang masalahnya juga..." Bukti formal pertama diterbitkan oleh Argand pada 1806 (dan ditinjau kembali pada 1813); Di sinilah, untuk pertama kalinya, teorema dasar aljabar dinyatakan untuk polinomial dengan koefisien bilangan kompleks, bukan hanya koefisien bilangan riil. Gauss menghasilkan dua bukti lain pada tahun 1816 dan versi tidak lengkap yang lain dari bukti aslinya pada tahun 1849.

Buku teks pertama yang berisi bukti teorema dasar aljabar adalah buku karangan Cauchy, Cours d'analyse de l'École Royale Polytechnique (1821). Buku tersebut menggunakan bukti dari Argand, tetapi tidak menyebut Argand sebagai penemu bukti tersebut.

Tak satu pun dari bukti yang disebutkan sejauh ini adalah konstruktif. Hal ini pertama kali disinggung oleh Weierstrass pada pertengahan abad ke-19. Pada 1891, dia mempresentasikan bukti konstuktifnya, yang pada saat ini dikenal sebagai kombinasi dari metode Durand–Kerner dengan prinsip kelanjutan homotopi. Bukti lain yang konstruktif diberikan oleh Hellmuth Kneser pada tahun 1940 dan disederhanakan oleh putranya Martin Kneser pada tahun 1981.

Tanpa menggunakan aksioma pilihan terhitung, membuktikan teorema dasar aljabar untuk bilangan kompleks secara konstruktif adalah hal yang mustahil. Hal ini didasarkan dari konstruksi bilangan real Dedekind yang tidak setara secara konstruktif dengan bilangan real Cauchy tanpa aksioma pilihan terhitung.Untuk kebutuhan minimum untuk membuktikan kesetaraan mereka, lihat Bridges, Schuster, dan Richman; 1998; Prinsip pilihan yang dapat dihitung yang lemah; available from  . Namun, Fred Richman berhasil membuktikan formulasi ulang dari teorema dasar aljabar tanpa menggunakan aksioma pilihan terhitung secara konstruktif.See Fred Richman; 1998; Teorema fundamental aljabar: perkembangan konstruktif tanpa pilihan; tersedia dari  .

 Pernyataan ekuivalen 
Pernyataan-pernyataan berikut ekuivalen dengan teorema dasar aljabar:

 Setiap polinomial variabel tunggal berderajat positif dengan koefisien real memiliki setidaknya satu akar kompleks.
 Setiap polinomial variabel tunggal berderajat positif dengan koefisien kompleks memiliki setidaknya satu akar kompleks.Tentunya ini mengimplikasikan pernyataan pada poin sebelumnya, karena semua bilangan real adalah bilangan kompleks. Konversnya, yaitu pernyataan poin pertama mengimplikasikan pernyataan pada poin ini, juga benar, karena polinomial real dapat dituliskan sebagai  hasil kali suatu polinomial kompleks  dengan konjugat kompleksnya  (diperoleh dengan mengganti semua koefisien pada  dengan konjugat kompleksnya). Dengan demikian, akar-akar dari polinomial real tersebut terdiri dari semua akar  dan semua akar  (akarnya berupa konjugat kompleks dari akar-akar ).
 Setiap polinomial variabel tunggal dengan derajat positif  dengan koefisien kompleks dapat difaktorkan sebagai dengan  adalah bilangan kompleks.Bilangan-bilangan kompleks adalah akar-akar dari polinomial tersebut. Jika ada akar yang muncul di beberapa faktor, maka akar tersebut merupakan akar ganda dan banyaknya kemunculan akar tersebut merupakan multiplisitas dari akar tersebut. Bukti dari ekuivalensi pernyataan ini telah dituliskan di atas melalui rekursi pada : misalkan  diketahui sebagai akar dari suatu polinomial, maka polinomial tersebut habis dibagi faktor  dan hasil baginya adalah polinomial berderajat  yang akar-akarnya adalah akar-akar lain dari polinomial yang diberikan.

Dua pernyataan selanjutnya ekuivalen dengan pernyataan-pernyataan  di atas, walaupun kedua pernyataan ini tidak melibatkan bilangan kompleks nonreal. Kedua pernyataan ini dapat dibuktikan dengan faktorisasi sebelumnya, dengan mengobservasi bahwa jika  adalah akar nonreal dari polinomial dengan koefisien real, maka  adalah akar dari polinomial tersebut dan  merupakan polinomial real berderajat dua. Sebaliknya, jika suatu polinomial habis dibagi faktor polinomial berderajat dua, maka akar  faktor tersebut dapat dicari dengan menggunakan rumus kuadrat.

 Setiap polinomial variabel tunggal dengan koefisien real yang berderajat lebih besar daripada dua memiliki faktor berderajat dua dengan koefisien real.
 Setiap polinomial variabel tunggal dengan koefisien real yang berderajat positif dapat difaktorkan sebagai  dengan  adalah bilangan real dan setiap adalah polinomial monik berderajat maksimal dua dengan koefisien real. Faktor  yang memiliki derajat dua tidak memiliki akar real.

 Bukti 
Semua bukti di bawah ini melibatkan konsep dari analisis matematika, atau setidaknya konsep topologis kekontinuan dari fungsi real atau kompleks. Beberapa bukti juga menggunakan konsep fungsi diferensiabel atau bahkan fungsi analitik. Karena inilah, orang-orang berpendapat bahwa Teorema Dasar Aljabar bukanlah teorema yang mendasar ataupun teorema aljabar.

Beberapa bukti teorema ini hanya membuktikan bahwa polinomial tak konstan apapun dengan koefisien real memiliki akar yang kompleks. Ini cukup untuk membangun teorema dalam kasus umum, karena apabila diberikan polinomial nonkonstan  dengan koefisien kompleks, polinomialadalah polinomial dengan koefisien real dan, jika  adalah akar dari , maka  atau konjugatnya adalah akar dari .

Banyak bukti nonaljabar dari teorema menggunakan fakta (kadang-kadang disebut "lema pertumbuhan") bahwa fungsi polinomial  berderajat  yang koefisien dominannya adalah 1 berperilaku seperti  saat  bernilai cukup besar. Lebih tepatnya, ada bilangan real positif  sedemikian rupa sehingga:jika .

 Bukti analisis kompleks 
Misalkan  adalah cakram dengan radius  berpusat di titik asal sedemikian rupa sehingga  saat .  Nilai minimal dari  pada himpunan  ada, sebab  adalah himpunan kompak, sehingga nilai minimum tersebut tercapai di suatu titik interior  dari himpunan , bukan di titik batas dari himpunan . Prinsip modulus maksimum (diterapkan ke )  kemudian menunjukkan bahwa . Dengan kata lain,  adalah akar dari .

Variasi dari bukti ini tidak memerlukan penggunaan prinsip modulus maksimum (pada kenyataannya, argumen yang sama dengan perubahan kecil memberikan bukti prinsip modulus maksimum untuk fungsi holomorfik). Bagian sebelum penggunaan prinsip modulus maksimum juga dapat dilanjutkan dengan kontradiksi, i.e. memisalkan  bernilai suatu konstan  tak nol, maka  dapat dituliskan dalam deret pangkat  sebagai berikut

Di sini,  adalah koefisien dari  pada polinomial  jika dijabarkan, dan  adalah indeks dari koefisien tak nol pertama setelah suku konstan . Untuk  yang cukup dekat dengan , fungsi ini memiliki perilaku yang secara asimtotik sama dengan polinomial . Lebih tepatnya, hal ini dapat dituliskan sebagaiuntuk suatu konstanta positif  di suatu lingkungan dari . Oleh karena itu, misalkan   dan , maka untuk suatu bilangan positif  yang cukup kecil (sedemikian sehingga hingga batas  yang disebutkan di atas berlaku),

Apabila  cukup dekat dengan , argumen di atas mengakibatkan batas atas dari  lebih kecil daripada , kontradiksi dengan asumsi  merupakan titik global minimum dari  pada himpunan . Secara geometris, argumen ini memberikan arah eksplisit  sedemikian sehingga jika  mendekati  dari arah tersebut, maka  untuk  yang cukup dekat dengan 0.

Bukti analitik lain dapat diperoleh dengan mengamati bahwa   di luar  mengakibatkan nilai minimum  di seluruh bidang kompleks dicapai di . Jika , maka  adalah fungsi holomorfik terbatas di seluruh bidang kompleks, karena  untuk setiap bilangan kompleks .  Namun, Teorema Liouville menyatakan bahwa fungsi holomorfik yang terbatas pada  haruslah merupakan fungsi konstan. Hal ini mengakibatkan  adalah fungsi konstan, yang merupakan kontradiksi. Maka, .

Bukti analitik lain mengandalkan prinsip argumen. Misalkan  adalah bilangan real positif yang cukup besar sehingga setiap akar dari  memiliki nilai absolut lebih kecil dari . Bilangan  yang memenuhi sifat ini haruslah ada karena setiap fungsi polinomial tak konstan berderajat  memiliki paling banyak  akar. Untuk setiap , tinjau bilangandimana  adalah lingkaran yang berpusat pada titik asal dengan jari-jari   berorientasi berlawanan arah jarum jam. Dari prinsip argumen,  merepresentasikan banyaknya akar dari  (memperhitungkan multiplisitas aljabar) di dalam bola buka berpusat di  dengan radius .  Karena ,  maka bilangan  sama dengan banyaknya pembuat nol di . Di sisi lain, hasil dari pembagian integral dari  sepanjang kontur  oleh  sama dengan . Namun, selisih dari kedua angka tersebut adalah

Pembilang dari bentuk rasional yang diintegralkan berderajat paling besar , sedangkan penyebutnya berderajat . Oleh karena itu, integral di atas cenderung mendekati  seiring . Tetapi bilangan ini juga sama dengan , sehingga .

Bukti dengan metode analisis kompleks lain diberikan dengan mengkombinasikan aljabar linier dengan Teorema Cauchy. Memperlihatkan bahwa setiap polinomial kompleks berderajat  n > 0 memiliki pembuat nol dapat dilakukan dengan hanya menunjukkan bahwa setiap matriks persegi  dengan entri kompleks memiliki nilai eigenSebuah bukti dari fakta bahwa ini cukup dapat dilihat di sini. kompleks. Pernyataan ini dapat dibuktikan dengan kontradiksi.

Misalkan  adalah matriks persegi  dengan entri kompleks dan  adalah matriks identitas perkalian dengan ukuran yang sama. Asumsikan  tidak memiliki nilai eigen, maka fungsi resolventadalah fungsi meromorfik pada bidang kompleks dengan kodomain ruang vektor matriks dengan entri kompleks. Nilai eigen dari  adalah pole dari . Karena diasumsikan  tidak memiliki nilai eigen, fungsi  adalah fungsi entire dan Teorema Cauchy mengimplikasikan bahwa

Di sisi lain, ekspansi  sebagai deret geometri memberikan

Rumus ini valid di luar cakram tertutup berjari-jari  (norm dari operator ). Misalkan . Maka

(hanya untuk  integran pada suku deret tersebut bernilai tak nol). Ini adalah kontradiksi, sehingga  memiliki nilai eigen.

Terakhir, aplikasi Teorema Rouche memberikan bukti dari teorema dasar aljabar yang barangkali paling singkat.

 Bukti topologi 
Misalkan nilai minimal  di seluruh bidang kompleks dicapai saat ; eksistensi nilai minimal ini terlihat pada bukti yang menggunakan teorema Liouville. Fungsi   dapat dituliskan sebagai polinomial dengan variabel : ada suatu bilangan asli  dan bilangan-bilangan kompleks  dengan  dan:

Jika  tidak sama dengan nol, maka apabila  adalah akar pangkat  dari  dan jika  adalah konstanta positif yang cukup kecil, maka . Hal ini tidak mungkin, karena  adalah minimum dari  pada .

Bukti topologi lain menggunakan kontradiksi. Misalkan polinomial  tidak memiliki akar sehingga tidak pernah bernilai . Tanpa mengurangi keumuman, asumsikan polinomial  adalah polinomial monik. Pandang polinomial  sebagai pemetaan dari bidang kompleks ke bidang kompleks. Pemetaan ini memetakan lingkaran  ke suatu gelung tertutup (closed loop), kurva . Pada argumen ini, tinjau bilangan lilit (winding number) dari kurva  pada dua kondisi ekstrem, yaitu saat  sangatlah besar dan . Untuk nilai  yang cukup besar, suku utama  mendominasi jumlahan suku-suku polinomial lainnya. Dengan kata lain, . Apabila  mengitari lingkaran  sekali berlawanan arah jarum jam   maka  mengitari titik pusat  kali secara berlawanan arah jarum jam , dan begitu pula . Maka, bilangan lilit dari  adalah . Pada kondisi ekstrem lain, apabila , kurva  hanyalah titik , yang tidak sama dengan nol, karena  tidak pernah nol. Oleh karena itu, bilangan lilit  haruslah . Sekarang apabila nilai  diubah secara kontinu dari  yang sangat besar ke , ini akan mendeformasi kurva gelung tertutup  secara kontinu. Dengan demikian, bilangan lilit dari kurva gelung tertutup  haruslah berubah. Namun, ini hanya mungkin terjadi, apabila  melalui titik asal  untuk suatu , yang mengimplikasikan ada  pada lingkaran itu yang membuat . Ini menunjukkan bahwa  memiliki setidaknya satu akar.

 Bukti aljabar 
Bukti teorema fundamental aljabar ini harus menggunakan dua fakta berikut tentang bilangan real yang bukan fakta aljabar tetapi hanya memerlukan sedikit analisis, yaitu teorema nilai antara:
 setiap polinomial berderajat ganjil dengan koefisien real memiliki setidaknya satu akar real;
 setiap bilangan riil nonnegatif memiliki akar kuadrat.

Fakta kedua, bersama dengan rumus kuadrat, membuktikan teorema dasar aljabar untuk polinomial real berderajat dua. Dengan demikian, hal ini menunjukkan bahwa jika  adalah lapangan yang tertutup secara real, maka perluasannya  tertutup secara aljabar.

 Dengan induksi 
Seperti yang disebutkan di atas, teorema ini cukup dibuktikan dengan memeriksa pernyataan "setiap polinomial nonkonstan   dengan koefisien real berderajat  memiliki akar kompleks". Pernyataan ini dapat dibuktikan dengan induksi pada bilangan bulat nonnegatif terbesar  sedemikian rupa  habis membagi . Misalkan  adalah koefisien  pada  dan  adalah lapangan pemisahan dari  terhadap . Dengan kata lain, lapangan  memuat dan ada elemen  di  maka

Jika , maka  adalah bilangan ganjil, sehingga  memiliki akar real. Sekarang, misalkan  (dengan  bilangan ganjil dan ) dan asumsikan teorema ini telah dibuktikan untuk polinomial berderajat , dengan  adalah bilangan ganjil. Untuk setiap bilangan real , definisikan polinomial  sebagai berikut:

Maka, koefisien dari  adalah polinomial simetris dalam  dengan koefisien real. Dengan demikian, koefisien-koefisien tersebut dapat dituliskan sebagai polinomial multivariabel dengan koefisien real, dengan variabelnya berupa polinomial simetris elementer. Jadi,  adalah polinomial dengan koefisien real. Lebih jauh lagi, derajat dari polinomial  adalah  dan  adalah bilangan ganjil. Dengan menggunakan hipotesis induksi, polinomial  memiliki setidaknya satu akar kompleks, sehingga ini berarti  adalah bilangan kompleks untuk dua bilangan asli  yang berbeda. Karena banyaknya bilangan real lebih banyak daripada banyaknya pasangan  yang mungkin, terdapat dua bilangan real berbeda  dan  sehingga  dan  adalah bilangan kompleks (untuk pasangan  yang sama). Akibatnya,  dan  keduanya adalah bilangan kompleks. Mengingat setiap bilangan kompleks memiliki akar kuadrat kompleks, maka sembarang polinomial koefisien kompleks berderajat dua memiliki akar kompleks dari rumus kuadrat. Akibatnya,  dan  adalah bilangan kompleks, karena keduanya merupakan akar dari persamaan polinomial kuadrat .

Pada 2007, Joseph Shipman menunjukkan bahwa asumsi polinomial berderajat ganjil selalu memiliki akar merupakan asumsi yang dapat diganti dengan asumsi yang lebih ringan. Ia menunjukkan semua lapangan dengan sifat setiap polinomial berderajat prima memiliki akar haruslah tertutup secara aljabar (sehingga derajat "ganjil" dapat diganti dengan derajat "ganjil prima" dan ini berlaku untuk lapangan dengan sembarang karakteristik).Shipman, J. Improving the Fundamental Theorem of Algebra  The Mathematical Intelligencer, Volume 29 (2007), Number 4. pp. 9-14 Sifat ini dapat digunakan sebagai definisi lapangan yang tertutup secara aljabar dapat didefinisikan, karena asumsi ini sudah tidak dapat diperingan lagi, mengingat terdapat contoh penyangkal apabila ada bilangan prima ganjil yang tidak dimasukkan ke asumsi. Akan tetapi, contoh-contoh penyangkal yang diberikan hanyalah berupa polinomial yang memiliki koefisien dari lapangan yang tidak memiliki akar kuadrat dari . Pada lapangan yang memiliki akar kuadrat dari , jika setiap polinomial berderajat  memiliki akar ( adalah suatu himpunan tak hingga yang tidak memiliki anggota bilangan genap), maka setiap polinomial  berderajat ganjil memiliki akar (karena  memiliki akar, dengan  dipilih sedemikian sehingga . Mohsen Aliabadi memperluas hasil dari Shipman pada 2013, membuktikan secara independen bahwa syarat cukup untuk sembarang lapangan (dengan sembarang karakteristik) agar menjadi tertutup secara aljabar adalah dengan menunjukkan lapangan tersebut memiliki akar untuk polinomial berderajat prima.M. Aliabadi, M. R. Darafsheh, On maximal and minimal linear matching property, Algebra and discrete mathematics, Volume 15 (2013). Number 2. pp. 174–178

 Dengan teori Galois 
Metode lain untuk membuktikan teorema dasar ini adalah dengan menggunakan teori Galois, cukup dengan menunjukkan bahwa  tidak memiliki perluasan lapangan sejati. Misalkan  adalah perluasan berhingga. Karena penutup normal dari  atas lapangan  berderajat hingga atas lapangan  (atau ), tanpa mengurangi keumuman, asumsikan  adalah perluasan normal dari  (sehingga merupakan perluasan Galois, mengingat setiap perluasan aljabar dari lapangan dengan karakteristik 0 bersifat terpisahkan). Misalkan  adalah grup Galois dari perluasan , dan  adalah subgrup-2 Sylow dari , sehingga orde dari  adalah perpangkatan dari bilangan 2 dan indeks subgrup  di  bernilai ganjil. Dari teorema dasar teori Galois, terdapat subperluasan  dari  sedemikian sehingga . Karena  bernilai ganjil dan tidak ada polinomial real nonlinear berderajat ganjil yang tidak dapat direduksi, maka  , sehingga  dan  adalah perpangkatan dari bilangan 2. Dengan metode kontradiksi, asumsikan bahwa , sehingga orde dari grup  adalah perpangkatan dari bilangan 2, maka terdapat subperluasan  dari  yang memiliki derajat 2. Akan tetapi, lapangan  tidak memiliki perluasan berderajat 2, sebab setiap polinomial kompleks kuadrat memiliki akar kompleks, sebagaimana yang telah disebutkan di atas. Ini menunjukkan bahwa , sehingga . Dengan demikian, bukti ini selesai.

 Akibat 
Karena teorema dasar aljabar dapat dipandang sebagai pernyataan bahwa lapangan bilangan kompleks tertutup secara aljabar, maka segala teorema mengenai lapangan tertutup secara aljabar berlaku untuk lapangan bilangan kompleks. Berikut adalah beberapa akibat teorema dasar aljabar mengenai lapangan bilangan real dan hubungannya dengan lapangan bilangan kompleks.

 Lapangan bilangan kompleks adalah penutup aljabar lapangan bilangan real.
 Setiap polinomial variabel tunggal  dengan koefisien kompleks adalah hasil kali dari suatu konstanta kompleks dan faktor-faktor linear berbentuk , dengan  suatu bilangan kompleks.
 Setiap polinomial variabel tunggal  dengan koefisien real dapat secara unik dituliskan sebagai hasil kali konstanta  dengan  real, dan polinomial berbentuk  dengan  real dan  (ini sama saja dengan  tidak memiliki solusi real). Ini mengimplikasikan bahwa banyaknya akar kompleks tidak real selalu genap, baik dengan memperhitungkan multiplisitas aljabar maupun tidak.
 Setiap perluasan aljabar dari lapangan bilangan real isomorfis dengan lapangan bilangan real atau lapangan bilangan kompleks.
 Setiap fungsi rasional variabel tunggal  dengan koefisien real dapat dituliskan sebagai jumlah fungsi-fungsi polinomial variabel tunggal dengan variabel fungsi rasional berbentuk  (dengan  bilangan real) dan fungsi-fungsi polinomial variabel tunggal dengan variabel fungsi rasional berbentuk  (dengan  bilangan asli, dan  bilangan real sedemikian sehingga ).  Akibatnya, setiap fungsi rasional variabel tunggal dengan koefisien real memiliki antiderivatif yang elementer.

 Batas pada akar dari polinomial 
Dari perspektif teoretis ataupun perspektif praktis tertentu, lokasi dari akar-akar suatu polinomial merupakan informasi yang berharga. Sayangnya, walaupun teorema dasar aljabar telah menunjukkan adanya akar dari polinomial variabel tunggal, teorema ini tidak memberikan informasi mengenai lokasi dari akar polinomial variabel tunggal. Salah satu hasil terkait  lokasi akar polinomial variabel tunggal yang relatif sederhana diberikan oleh batas pada modulus berikut: semua akar  pada polinomial monik  memenuhi pertidaksamaan , dengan

Perhatikan bahwa hasil ini tidak menyatakan bahwa polinomial variabel tunggal memiliki akar, namun hanyalah pernyataan jika suatu polinomial memiliki akar, maka akar tersebut terdapat pada cakram tertutup berpusat di titik asal dengan jari-jari .  Namun, hasil ini bersama-sama dengan teorema dasar aljabar menyatakan bahwa cakram tertutup tersebut memuat setidaknya satu akar. Secara lebih luas, batas pada akar polinomial dapat diberikan dengan menggunakan norma-p dari vektor koefisien polinomial  yaitu , dengan  merupakan norma-q dari vektor  dengan  adalah eksponen konjugat dari , atau dengan kata lain , untuk . Maka, modulus dari akar-akar polinomial dibatasi juga oleh

dengan  dan khususnya,(dengan , yang masuk akal karena koefisien  pada polinomial adalah 1). Kasus umum untuk sembarang polinomial berderajat ,tentunya dapat direduksi ke kasus polinomial monik dengan membagi semua koefisien dengan . Jika 0 bukan akar dari polinomial tersebut, i.e. , batas bawah dari  adalah batas atas dari , yaitu, akar-akar dari

Dari uraian di atas, batas atas dan batas bawah jarak  dari akar  ke sembarang titik  dapat ditentukan, dengan memandang  sebagai akar dari polinomial , yang koefisiennya adalah ekspansi Taylor dari  pada .

Untuk membuktikan , misalkan  adalah akar dari polinomialsehingga dapat diasumsikan  Maka,dan dengan menggunakan pertidaksamaan Hölder diperoleh bahwa

Khususnya, jika ,maka

Jika , dengan menggunakan rumus deret geometri diperoleh bahwa

makayang dapat disederhanakan menjadiMakauntuk 

 Lihat pula 
 Teorema faktorisasi Weierstrass, sebuah generalisasi dari teorema tersebut ke seluruh fungsi lainnya

 Referensi 
 Kutipan 

 Sumber bersejarah 
 (tr. Course on Analysis of the Royal Polytechnic Academy, part 1: Algebraic Analysis)
 . English translation: 
  (tr. New proof of the theorem that every integral rational algebraic function of one variable can be resolved into real factors of the first or second degree).

 – first proof.
 – second proof.
 – third proof.
 – fourth proof.
  (The Fundamental Theorem of Algebra and Intuitionism).
  (tr. An extension of a work of Hellmuth Kneser on the Fundamental Theorem of Algebra).
  (tr. On the first and fourth Gaussian proofs of the Fundamental Theorem of Algebra).
  (tr. New proof of the theorem that every integral rational function of one variable can be represented as a product of linear functions of the same variable).

Recent literature






  (tr. On the history of the fundamental theorem of algebra: theory of equations and integral calculus.)
  (tr. The rational functions §80–88: the fundamental theorem).





  – English translation of Gauss's second proof.


 Pranala luar 

 Algebra, fundamental theorem of at Encyclopaedia of Mathematics
 Fundamental Theorem of Algebra — a collection of proofs
 D. J. Velleman: The Fundamental Theorem of Algebra: A Visual Approach, PDF (unpublished paper) , visualisation of d'Alembert's, Gauss's and the winding number proofs
 From the Fundamental Theorem of Algebra to Astrophysics: A "Harmonious" Path


 Mizar system proof: http://mizar.org/version/current/html/polynom5.html#T74

Kategori:Artikel yang memuat pembuktian
Kategori:Bidang (matematika)
Aljabar
dasar
dasar