- •Модуль 2. Многочлены. Матрицы. Определители Глава 2.1. Многочлены §2.1.1 Многочлены от одного переменного
- •Упражнения и задачи
- •§2.1.2 Деление по убывающим степеням
- •Упражнения и задачи
- •§2.1.3 Теоремы о линейном представлении нод
- •Упражнения и задачи
- •§2.1.4 Алгоритм Евклида
- •Упражнения и задачи
- •§2.1.5 Неприводимые многочлены
- •Упражнения и задачи
- •§2.1.6 Дифференцирование многочленов
- •Упражнения и задачи
- •§2.1.7 Отделение кратных множителей
- •Упражнения и задачи
- •§2.1.8 Полиномиальная функция
- •Упражнения и задачи
- •§2.1.9 Многочлены над полем комплексных чисел
- •Упражнения и задачи
- •§2.1.10 Многочлены с вещественными коэффициентами
- •Упражнения и задачи
- •§2.1.11 Многочлены с целыми коэффициентами
- •Упражнения и задачи
- •§2.1.12 Многочлены с рациональными коэффициентами
- •Упражнения и задачи
- •§2.1.13 Формулы Кардано
- •Упражнения и задачи
- •§2.1.14 Метод Феррари
- •Упражнения и задачи
- •§2.1.15 Многочлены от нескольких переменных
- •Упражнения и задачи
- •§2.1.16 Симметрические многочлены
- •Упражнения и задачи
- •§2.1.17 Поля отношений
- •§2.1.18 Поле рациональных функций
- •§2.1.19 Простейшие дроби
- •Упражнения и задачи
- •Контрольная работа №3 по теме “Многочлены”
- •I вариант
- •II вариант
- •III вариант
- •IV вариант
- •V вариант
- •VI вариант
- •VII вариант
- •VIII вариант
- •IX вариант
- •X вариант
- •XI вариант
- •XII вариант
- •XIII вариант
- •XIV вариант
- •XV вариант
- •XVI вариант
- •XVII вариант
- •XVIII вариант
- •XIX вариант
- •XX вариант
- •XXI вариант
- •XXII вариант
- •XXIII вариант
- •XXIV вариант
- •XXV вариант
- •XXVI вариант
- •XXVII вариант
- •XXVIII вариант
- •XXIX вариант
- •XXX вариант
- •XXXI вариант
§2.1.11 Многочлены с целыми коэффициентами
Наибольший общий делитель всех коэффициентов многочлена с целыми коэффициентами называется его содержанием.Многочлен называетсяпримитивным, если его содержание равно 1.
Теорема (лемма Гаусса). Произведение примитивных многочленов вновь примитивный многочлен.
Доказательство:
Пусть![]()
![]()
![]()
многочленыgиhпримитивные, и простое числоpделит все коэффициенты многочленаf.
Предположим, чтоk–
номер первого коэффициента многочленаg, который не делится
наp, аs– номер последнего коэффициента
многочленаh, который
не делится наp. Тогда
в равенстве
![]()
число,
стоящее слева и все слагаемые суммы,
стоящей справа, кроме одного
делятся наp. Противоречие.
Следовательно, такого простого числаpнет и наибольший
общий делитель коэффициентов многочленаfравен 1. ■
Теорема(признак
Эйзенштейна). Если существует такое
простое числоp, которое
делит все коэффициенты многочлена с
целыми коэффициентами
кроме старшего
но для которого свободный член
не делится на
то многочлен
неприводим.
Доказательство:Предположим противное, что многочлен
представлен в виде произведения двух
многочленов с целыми коэффициентами
где![]()
Тогда
![]()
Произведение
делится наp, но не
делится на
В силу простоты числаp,
это означает, что один из сомножителей
делится наp, скажем
а другой нет. Аналогичные рассуждения
при рассмотрении равенства
![]()
но с
учетом того, что
не делится наp, приводят
к выводу, что
делится наp. Продолжив
рассуждения, получим:
делится наp, а
следовательно,
делится наp. Противоречие
с условием. Значит наше предположение
неверно и теорема доказана. ■
Теорема.Если
– рациональный корень многочлена с
целыми коэффициентами
то
делится наp,
делится наqи для
любого целого числаm
делится на
В частности,
делится на
а
делится на![]()
Доказательство:
тогда
![]()
Из этого равенства
следует, что
делится наp. Но
т.е. по теореме Евклида
делится наp. Аналогично,
так как
делится наq,
то
делится наq.
Разделим
на
Получим
![]()
Домножим обе части
равенства на
Тогда
![]()
и нетрудно доказать, что
![]()
Подставим в обе части тождества вместо хчислоm. Получим
![]()
т.е.
делится нацело на![]()
иqвзаимно просты,
поэтому
делится на
■
Пример.Доказать,
что уравнение
не имеет рациональных корней.
Решение:Если
– рациональный корень, тоpможет равняться 1 или -1, аqсоответственно 1, 2, 4, 8 (знак корня относим
к числителю). Рациональным корнем может
быть только одно из чисел 1,
Пусть
Тогда
Из числа подозреваемых исключаем 1, а
также
(так какf(1) не делится
на
С помощью числаf(2) =
53 аналогичным образом убедимся, что и
остальные числа не удовлетворяют условиюf(2) делится на
т.е. не являются корнями уравнения.
Упражнения и задачи
Доказать, что уравнение
не имеет рациональных корней.Найти все рациональные корни многочленов:
а)
б)![]()
в)
г)![]()
§2.1.12 Многочлены с рациональными коэффициентами
Теорема.Многочлен с рациональными коэффициентами можно представить в виде произведения примитивного многочлена с целыми коэффициентами и несократимой рациональной дроби и притом единственным образом.
Доказательствотеоремы существования. Пустьb– наименьший общий знаменатель
коэффициентов многочлена
с рациональными коэффициентами,а– содержание многочлена
с целыми коэффициентами. Тогда
где
– примитивный многочлен с целыми
коэффициентами. Отсюда![]()
Доказательство теоремы
единственности. Пусть
и
где
и
– примитивные многочлены. Тогда
![]()
Отсюда
так какad– содержание
многочлена
аbc– содержание
многочлена
и эти многочлены равны. Следовательно,
и
Оба
представления совпали. Заметим, что в
равенстве
числаbиdположительны по построению. Докажем,
что
Из равенства
и условия
по теореме Евклида следует, чтоаделится нас, т.е.
Подставив это значениеав равенство
,
получим
илиbделится наd.
А из того, что иаdделится наb,
следует, чтоdделится
наb. Положительные
числаdиbделятся друг на друга, значит они равны,
отсюда
■
