67580

Кольцо многочленов над полем

Лекция

Математика и математический анализ

Кольцо многочленов над полем в отличие от случая многочленов над кольцом обладает рядом специфических свойств близких к свойствам кольца целых чисел Z. Делимость многочленов. Хорошо известный для многочленов над полем R способ деления углом использует только арифметические действия...

Русский

2014-09-12

139.5 KB

5 чел.

Лекция№9

Кольцо многочленов над полем.

          Кольцо многочленов над полем (в отличие от случая многочленов над кольцом) обладает рядом специфических свойств, близких к свойствам кольца целых чисел Z .

Делимость многочленов.

Хорошо известный для многочленов над полем R способ деления «углом» использует только  арифметические действия над коэффициентами и потому применим к многочленам над любым полем k. Он дает возможность для  двух ненулевых многочленов p,sk[x] построить такие многочлены q (неполное частное) и r (остаток), что p = q*s +r , причем либо r =0, либо deg(r )< deg(s ). Если r =0 , то говорят, что s делит p (или является делителем p ) и обозначают это так: s | p. Будем называть многочлен унитарным ( или приведенным), если его старший коэффициент равен 1.

Определение.

Общим наибольшим делителем  ненулевых многочленов p и s  называется такой унитарный многочлен ОНД( p, s), что

 ОНД( p, s) | p;  ОНД( p, s) | s.

q | p, q | s  q | ОНД( p, s).

По определению,  для ненулевого многочлена р со старшим коэффициентом а  ОНД (р, 0) = ОНД (0, р) = р/а; ОНД (0, 0)=0.

Аналогично определяется ОНД любого числа многочленов.

Единственность ОНД двух многочленов непосредственно вытекает из определения. Существование его следует из следующего утверждения.

Основная теорема теории делимости (для многочленов).

        Для любых двух ненулевых многочленов p и q над полем k можно найти такие многочлены u и v над тем же полем, что ОНД(p, q)= u*p+v*q.

       Доказательство этой теоремы очень похоже на приведенное в лекции     доказательство аналогичной теоремы над Z. Все же наметим основные его шаги.

Выберем такие многочлены u и v чтобы сумма w= u*p+v*q имела возможно меньшую степень( но была ненулевой!). Можно при этом считать w унитарным многочленом. Проверим, что w  | p. Выполняя деление с остатком, получаем: p= s*w+r. Подставляя это равенство в исходное, находим:   r = p - s*w =p - s*(u*p+v*q) = (1-s*u)*p+(-s*v)q = U*p + V*q . Если при этом r 0,    то       deg(r )<deg(w), что противоречит выбору  w.  Значит,  r =0. Аналогично проверяется, что w | q.  Обозначим: W = ОНД(p , q). По определению w | W. С другой стороны, W | p, W | q W | w. Остается заметить, что оба многочлена w и W унитарные и значит W = w.

Замечание.

Используя индукцию, можно доказать, что для любого числа многочленов  ОНД  для подходящих многочленов . Более того, эта формула сохраняется даже для бесконечного множества многочленов, поскольку их ОНД в действительности является ОНД некоторого их конечного подмножества.

 

Следствие.

Всякий идеал в кольце многочленов над полем является главным.

В самом деле, пусть p - ОНД всех многочленов, входящих в идеал I. Тогда  , где . По определению идеала отсюда вытекает, что , а значит, I =(p).

II. Разложение на множители.

      Пусть k некоторое поле, p, q, s - многочлены над k. Если p=q*s, причем оба многочлена q и s имеют степень меньшую, чем p, то многочлен p называется приводимым (над полем k ). В противном случае p неприводим. Неприводимый многочлен в кольце k[x] является аналогом простого числа в кольце Z . Ясно, что каждый ненулевой многочлен p= можно разложить в произведение: p= *, где все многочлены  неприводимы над k и имеют старший коэффициент равный 1. Можно доказать, что такое разложение единственно с точностью до порядка сомножителей. Разумеется среди этих множителей могут быть одинаковые; такие множители называются кратными. Объединяя кратные множители можно то же разложение записать в виде: p= .

Примеры.

. Заметим, что многочлены первой степени по определению неприводимы над любым полем. Множитель x является кратным, остальные - простые.

Многочлен  неприводим над полем Q рациональных чисел. В самом деле, если ()=(x-a)*q, то подставляя в это равенство x=a, получаем: , что невозможно ни для какого рационального числа a. Тот же многочлен над полем R вещественных чисел приводим: , причем второй множитель имеет отрицательный дискриминант и потому далее не разложим над R . Наконец, над полем C комплексных чисел имеем: , где = - кубический корень из 1. На этом примере мы видим, что понятие приводимости существенно зависит от того над каким полем рассматривается многочлен.

Свойства неприводимых многочленов.

1 .Если p- неприводимый многочлен и d =ОНД(p, q) 1, то p | q. 

В самом деле, p = d*s и если deg(s )>0, то это противоречит неприводимости p, а если deg(s )=0, то d | qp | q.

2. Если p |  и p неприводим, то либо p |  либо p | . Действительно, в противном случае НОД(p, ) = НОД(p, ) =1 и потому по основной теореме теории делимости  ; , откуда:  и значит, ,      то есть     НОД(p, )=1 и, следовательно, deg (p )=0.

III. Корни многочленов. Производная и кратные корни.

     Пусть p =  некоторый многочлен над k и . Элемент поля k,  равный , называется значением многочлена p в точке a и обозначается p(a).  Соответствие  является гомоморфизмом  Ядро этого гомоморфизма состоит из всех многочленов, для которых p(a) = 0, то есть a является их корнем. Поскольку ядро I - идеал, содержащий (x-a) и не совпадающий с k[x] (x -a +),  а каждый идеал в k[x] - главный, то  I =(x-a).  Мы приходим таким образом к теореме Безу : элемент  будет корнем многочлена p тогда и только тогда, когда (x - a) | p.  Отсюда непосредственно вытекает, что неприводимый многочлен степени больше 1 не имеет корней.

Если  | p , то a называется корнем кратности не ниже n. Введем понятие производной многочлена p. По определению это многочлен . Имеют место обычные правила вычисления производной: ; . Отсюда следует, что  и потому наличие у  многочлена корня a кратности не ниже n влечет наличие  у его производной того же корня кратности не ниже (n-1). В частности, если p(a) = 0, но , то корень a - простой (то есть не кратный). 

Если | p, но  не делит p, то число n называется кратностью корня a . Пусть - множество всех корней многочлена p с указанными кратностями . Поскольку     при        ab              НОД(,) =1, многочлен p делится на   и потому  deg(p) . Итак, многочлен степени n имеет не более n корней с учетом их кратности.   


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

27417. Понятие открытого образовательного пространства как пространства субъектного действия. Модульная система оргформ порождения и становления образовательного пространства в области художественного образования 48.5 KB
  Когда мы говорим о пространстве образования то имеем в виду пространство где формируется образ человека его внутренняя форма. Фомина рассматривает образовательное пространство района как систему управления развитием личности. Автор отмечает что образовательное пространство формируется с помощью целого комплекса направлений деятельности. Под образовательным пространством мы понимаем пространственновременное поле функционирования и развития системы образования как открытой и активной социальной сферы в которой действует своя идеология...
27418. Методика обучения основам синтетических видов искусства (9ый класс). Синтетические искусства и изображение (театр, кино, видео, компьютерные экранные технологии, анимация) 60 KB
  Методика обучения основам синтетических видов искусства 9ый класс. Синтетические искусства и изображение театр кино видео компьютерные экранные технологии анимация. Общая характеристика учебного предмета9 клаcc Этот тематический блок представляет собой расширение курса визуальнопластических искусств и осознание их прочной связи с синтетическими искусствами кино телевидение и др. Именно синтетические искусства непосредственно происходящие от изобразительных являются сегодня господствующими во всей системе видеокультуры.
27419. Народная художественная культура национальные, этнические формы искусства. Методы и формы приобщения учащихся к многообразию культурного наследия, к региональным (местным) национальным культурам и искусству на уроках ИЗО и во внеклассной работе 46.5 KB
  Виды и формы ДПИ. Методика обучения основам ДПИ в школе и формах дополнительного образования. ДПИ невозможно без художественного творчества так же как невозможно и без ремесленных основ владения технологией обработки тех или иных материалов. Методика преподавания ДПИ основанного на традиционной народной культуре сравнительно молодой раздел методики преподавания образовательной области Технология .
27420. Особенности методики преподавания искусства в детских художественных школах и школах искусств. Технологии преподавания рисунка, живописи, композиции, скульптуры, ДПИ, истории искусств 89 KB
  первый этап обучения в общеобразовательной школе должен через искусство заложить основы художественного эстетического восприятия явлений окружающей действительности. За четыре года начального обучения необходимо в сознании и эмоциональном развитии ребенка создать фундамент художественных представлений на которые он сможет опираться во всем дальнейшем обучении. Педагог должен с самого начала обучения создавать вокруг темы урока ситуацию уподобления т. ЦЕЛИ:Единство воспитания и образования обучения и творческой деятельности учащихся...
27421. Проектирование, моделирование, исследование и творчество – ведущие способы эффективной деятельности учителя и учащихся 45.5 KB
  Проектирование моделирование исследование и творчество ведущие способы эффективной деятельности учителя и учащихся. Он формирует опыт деятельности поэтому незаменим. Философия цели и деятельности.Обратите внимание предполагает ли решение проблемы различные виды деятельности изготовление предметов рисунки аппликации записи на плёнку интервью короткую пьесу и.
27422. Методика организации и проведения педагогического эксперимента в области художественного образования/эстетического воспитания и обучения искусству 81.5 KB
  Так имеются методы дидактического воспитательного частнометодического управленческого лабораторного и естественного ограниченного и массового качественного и количественного экспериментов и т. К методам педагогического эксперимента примыкают и взаимопроникают методы психологического физиологического медицинского социологического экономического и других исследований.Внутри эксперимента понимаемого как комплексный метод исследования используются теоретические методы: анализ и синтез индукция и дедукция сравнение аналогия...
27423. Методика обучения конструктивным видам искусства: архитектура и дизайн в жизни человека (8 класс). Интегрированный подход 52.5 KB
  Методика обучения конструктивным видам искусства: архитектура и дизайн в жизни человека 8 класс. Язык этого вида искусства всегда строился и строится на организации пространства здания города села парка и проживания в нём человека. но возникновение этого вида искусства прочно связано с промышленностью с расцветом индустриального производства. Выход за рамки одного искусства одного предмета.
27424. История художественного образования.Обучение искусству в древних цивилизациях:Др.Египет, др.Греция, Античный Рим 48 KB
  Общеобразовательная система художественного образования строилось на обучении рисунку так как написание иероглифов требовало определенных навыков. Система образования имела строгие требования к дисциплине. Система художественного образования в Древней Греции.
27425. Обучение искусству в эпоху Средневековья. Зависимость образовательность моделей с существующими в данной формации духовным (религиозным) идеалом и назначением человека.Школа-монастырь.Методы обучения рисованию в Древней Руси 34 KB
  Методы обучения рисованию в Древней Руси. Основа обучения в этот период механическое копирование. Итак в эпоху средневековья: основной метод обучения копирование по образцам способствовавшее развитию ремесленного труда; процесс обучения самостоятельная работа в составе артели мастеров. службы школыобщежития для подготовки мальчиков к монашеству школы обучения грамоте и церков.