- •Руководство к решению задач по алгебре
- •Часть V Элементы теории многочленов
- •1. Элементы теории многочленов
- •2. Свойства операций над многочленами
- •2) Ассоциативна (при перестановке трех слагаемых сумма не меняется): ;
- •3) Для любого многочлена существует многочлен такой, что .
- •3. Деление многочленов
- •6. Алгоритм Евклида
- •6. Основная теорема алгебры многочленов
- •4. Делители
- •5. Наибольший общий делитель двух многочленов
- •7. Схема Горнера
- •Применения схемы Горнера
- •8. Отделение кратных корней многочлена
- •Литература
4. Делители
В этом пункте будем считать, что многочлены делятся друг на друга без остатка.
Свойства.
Если многочлены и
делятся на многочлен
,
то их сумма и разность
также делятся на
.Если один из сомножителей (многочлен или ) делится на , то и произведение
также делится на
.Пусть и – многочлены одной степени. Если и
,
то
,
где
.
Пример.
Пусть
.
Тогда
,
и, следовательно,
.
5. Наибольший общий делитель двух многочленов
Наибольшим общим делителем двух многочленов (НОД) называется такой их общий делитель, который делится на любой другой общий делитель и имеет старший коэффициент, равный единице.
Теорема. НОД двух многочленов существует и определяется единственным образом.
Для нахождения НОД пользуются алгоритмом Евклида.
6. Алгоритм Евклида
Пусть даны многочлены
и
и степень
,
,
,
…………………………..
.
Так как степени остатков все время понижаются, то в этой цепочке последовательных делений мы дойдем до такого места, на котором деление совершится нацело, и поэтому процесс деления остановится.
Тот остаток
,
на который нацело делится предыдущий
остаток
,
и будет наибольшим общим делителем
и
(с учётом того, что коэффициент при
старшей степени должен быть равен
единице).
Пример.
Пусть
,
тогда
.
Теорема.
Для любых многочленов
и
степени больше или равной единице
существуют такие многочлены
и
,
,
что
где
.
Пример. Найти
НОД двух многочленов
,
и выразить его с помощью равенства
,
где
.
I
способ.
.
Таким образом,
.
Таким образом,
,
,
.
II
способ.
Найдем методом неопределенных
коэффициентов
и
.
Так как
,
то
.
Выпишем коэффициенты при соответствующих степенях :
.
Таким образом,
,
,
,
.
№ 578 [1].
Пользуясь алгоритмом Евклида, подобрать
полиномы
и
так, чтобы
,
где
– наибольший общий делитель
и
:
f)
,
.
Заметим, что
и, следовательно,
.
6. Основная теорема алгебры многочленов
Число
называют корнем
многочлена
,
если
.
Теорема Безу.
Остаток от деления многочлена на линейный
множитель
равен
.
Следствие.
Число
– корень многочлена
тогда и только тогда, когда
делится на
без остатка (
),
то есть
.
Число
назовём корнем
кратности
многочлена
,
если
,
где
.
Утверждение.
Если
– корень кратности
,
то
,
,
…,
,
.
Основная
теорема алгебры многочленов.
Всякий
многочлен
с комплексными коэффициентами степени
больше или равной единицы имеет по
крайней мере один комплексный корень.
Следствие 1. Многочлен -й степени с комплексными коэффициентами имеет ровно комплексных корней, причем каждый корень считается столько раз, какова его кратность.
Следствие
2. Если
–
различные корни многочлена
,
то
делится без остатка на выражение
.
Поэтому многочлен
-й
степени не может иметь более
корней.
Следствие 3. Если два многочлена и степени меньше или равной совпадают в более чем в точках, то эти многочлены равны.
Следствие 4. Многочлен с действительными коэффициентами разлагается на множители 1-й и 2-й степени с действительными коэффици-
ентами, причем многочлены 2-й степени неприводимы:
,
где
.
Утверждение.
Если
– многочлен с действительными
коэффициентами и
– его корень, то
– также корень, причем той же кратности,
что и
.
Утверждение.
Рациональные
корни многочлена
с целыми коэффициентами – целые.
Утверждение. Все целые корни многочлена с целыми коэффициентами являются делителями свободного члена.
Утверждение.
Рациональные корни многочлена
с целыми коэффициентами ищем в виде
,
где
– делитель
,
– делитель
,
и
взаимно просты,
,
.
Пример
1. Найти
все целые корни многочлена
.
Корнями могут быть делители 6:
.
Для проверки воспользуемся схемой Горнера.
-
1
–4
1
6
1
1
–3
–2
4
–1
1
–5
6
0
–2
1
–6
12
–18
2
1
–2
–3
0
3
1
–1
–2
0
Таким образом, корни многочлена 2, 3, –1.
З а м е ч а н и е. Для многочленов третьей степени достаточно найти хотя бы один корень, так как потом можно будет перейти к квадратному уравнению, коэффициенты которого записаны в схеме Горнера в строке, соответствующей данному корню (см. п. 7).
Например, для
корня
квадратный трехчлен имеет вид
.
Пример 2.
Найти рациональные корни многочлена
.
Заметим, что
,
,
поэтому натуральные делители 4 – это
числа 1, 2, 4, а делители (– 1) – числа
.
Поэтому рациональные корни уравнения
надо искать среди чисел
.
Проверим, какие из них нам подходят,
применяя схему Горнера (см. п.
7).
|
4 |
8 |
1 |
–3 |
–1 |
|
–1 |
4 |
4 |
–3 |
0 |
–1 |
|
1 |
4 |
12 |
13 |
10 |
9 |
|
|
4 |
6 |
–2 |
–2 |
0 |
|
|
4 |
4 |
–4 |
0 |
|
|
|
4 |
2 |
–5 |
|
||
Таким образом,
– корень кратности 2, причем
.
Решая квадратное уравнение
,
найдем оставшиеся корни
.
