98439

Кільце многочленів від багатьох змінних.Симетричні многочлени від невідомих

Лекция

Математика и математический анализ

Познайомити з основними симетричними многочленами; довести теорему і супутні леми про симетричні многочлени. Поняття симетричного многочлена та їх різновиди. Леми про симетричні многочлени. Основна теорема про симетричні многочлени.

Украинкский

2017-02-21

383 KB

8 чел.

Лекція №5

Тема. Кільце многочленів від багатьох змінних.Симетричні многочлени від  невідомих.

Мета вивчання:

  • познайомити з основними симетричними многочленами;
  • довести теорему і супутні леми про симетричні многочлени.

План.

  1. Поняття симетричного многочлена та їх різновиди.
  2. Леми про симетричні многочлени.
  3. Основна теорема про симетричні многочлени.

Література.[3], стор.312-328.

Зміст лекції.

1. Многочленом від змінних , ,..., (n>1) над полем  називається сума кінцевого числа доданків  виду

, (1)

де  - елемент поляP, а ,..., - цілі невід’ємні числа, причому під  при =0 розуміють 1. Позначають:ƒ( ).

При  вводять поняттястепеня многочлена  щодо деякої  змінної абостепеня члена по сукупності змінних.

Степенем члена (1) щодо змінної  називається число , астепенем члена по сукупності змінних називають суму + (приА ).

Степенем многочлена ƒ( ) щодо змінної  (1) називається найвищий зі степенів його членів відносно .

Степенем многочлена ƒ( ) по сукупності змінних називається найвища зі степенів його членів по сукупності змінних.

Якщо у даного многочлена всі члени мають однаковий степіньs по сукупності змінних, то він називаєтьсяоднорідним у степеніs многочленом абоформою степеняs.

Якщо у даного многочлена всі коефіцієнти – нулі, то він називаєтьсянуль – многочленом і про його степінь не говорять.

На множині усіх многочленів від змінних  над полемР визначені відношення рівності, операції додавання і множення. Щодо цих операцій множина многочленів утворює кільце, до того ж асоціативно – комутативне, яке позначають:Р

У випадку завдання многочлена від однієї змінної була можливість розташування членів многочлена у визначеному порядку, або по спаданню степенів змінної, або по зростанню.

У випадку многочлена від кількох змінних такої можливості немає, тому що у даного многочлена може бути кілька многочленів одного і того самого степеня. Для упорядкування запису многочлена від кількох змінних використовується лексико – графічний запис многочлена – по спаданню висоти члена многочлена.

Розглянемо два члени многочлена того самого порядку з ненульовими коефіцієнтами:

(А 0)

(В 0)

Говорять, що перший член вище другого, якщо перша ненульова різниця виду  додатна, тобто 0.

Розташування членів многочлена  в порядку спадання висот називаєтьсялексико – графічним записом.

Приклад. Нехай дано многочлен ƒ( )=2-5 + +. Представимо його в лексико - графічному записі:

ƒ( )=2 -5 + +.

Теорема.Вищий член добутку двох многочленів дорівнює добутку вищих членів цих многочленів.

# Маємо два многочлени над полемР: ƒ( ), g( ). Виділимо вищий член першого:

.

Виділимо його довільний член:

.

Те що перший член вище другого означає: 0 ( а всі попередні – нульові)

Для g( ) аналогічно маємо:

, ( )>0. Покажемо що член  вищий за .

Покажемо спочатку, що  вищий за .

має вигляд:

                                                                                                             (2)

має вигляд:

Будемо вважати, що . З умов: випливає:

=0=0

=0=0

---------------------------------------

=0=0

>00.

Порівнюючи показники в (2) одержимо:

0

0

           і т.д.

Якщоi=j  то процес продовжується, якщоi<j, то потрібний результат.

Висновок. Дійсно,  вищий за . Аналогічно перевіряється що  вищий за інші добутки.#

  1. Означення.Симетричним многочленом від  невідомих називається такий многочлен, який не змінюється при будь-якій взаємозаміні невідомих.

З означення слідує, що симетричні многочлени – окремий випадок многочленів від  невідомих.

Сума та добуток симетричних многочленів є симетричний многочлен, звідси зазначаємо, що сукупність усіх симетричних многочленів від  невідомих над полемР утворює кільце, до того ж асоціативно-комутативне.

Приклад.  є симетричним многочленом ( не змінюється при будь-якій взаємозаміні невідомих )

Серед усіх симетричних многочленів від  неівдомих особливо виділяють часткові випадки:

I Основні (елементарні) симетричні  многочлени:

----------------------------------------------

.

IIСтепеневі суми:

----------------------------

IIIМногочленні многочлени:

Означення.Многочленним многочленом від  невідомих називається такий многочлен, який містить вказаний вищий член і усі ті, і тільки ті члени, які виходять з нього шляхом різноманітних взаємозамін невідомих.

Приклад.  від трьох невідомих:  з вищим членом  має вигляд:

.

  1. Лема 1.Якими б не були комплексні числа , існують комплексні числа  такі, що

------------------------------

Побудуємо многочлен .

Цей многочлен має степінь , отже в комплексній області він має рівно  комплексних коренів (ураховуючи кратні). Позначимо їх , тоді, використовуючи формули Вієта, що зв’язують корені многочлена з коефіцієнтами, одержуємо:

.

Лема 2.У вищому члені симетричного многочлена показники при невідомих не зростають.

Нехай  - симетричний многочлен від . Нехай  - його вищий член. Покажемо, що .

Тому що многочлен симетричний, значить він містить члени, які виходять з вищого шляхом взаємозаміни невідомих, тому що при взаємозаміні він не змінюється.

. Зіставляючи цей член з підкресленим одержимо: . Аналогічно міркуючи, одержимо, що  і т.д.

  1. Теорема.Усякий симетричний многочлен  може бути поданий у вигляді многочлена від основних симетричних.
    • Нехай  - многочлен, а   - його вищий член.

На підставі леми 2: .

Побудуємо добуток:

(3)

де  - цілі невід’ємні числа,

- сим. многочлен з вищим членом - ;

- ----//----//----//----//---- ;

- ----//----//----//----//---- ;

------------------------------------------------------

Добуток (3) є симетричним многочленом від  і його вищий член (за теоремою про вищий член добутку двох многочленів) є

.

Очевидно, що якщо вимогти, щоб

   -------------------

і усе виконується одночасно, то вищий член побудованого симетричного многочлена і вищий член даного симетричного многочлена з’являться однаковими.

- усі одержані числа цілі, невід’ємні.

Висновок:завжди можна побудувати (3), у якого вищий член співпадає з вищим членом даного. Тому різниця між даним та побудованим многочленами:

- симетричний многочлен, вищий член якого має нижчий степінь, ніж вищий член даного. Нехай цим вищим членом буде

,

тому

- симетричний многочлен, вищий член якого нижче вищого члена  і т.д. на -му кроці прийдемо до 0-многочлена:

.

Додаючи усі одержані рівності, отримаємо:

Отже, .

Приклади. 1) Симетричний многочлен  від невідомих виразити через елементарні симетричні многочлени.

Розв’язування. Тут вищий член  і тому , тобто

, звідки

.

Тому .

Зауваження. У більш складних завданнях доцільно спочатку встановити, які члени можуть увійти до виразу даного многочлена через основні елементарні, а потім знайти коефіцієнти цих членів методом невизначених коефіцієнтів.

2) Знайти вираз для симетричного многочлена .

Розв’язування. Відомо (див. доведення основної теореми), що члени шуканого многочлена  визначаються через вищі члени симетричних многочленів , причому ці вищі члени нижчі вищого члена даного многочлена , тобто нижчі . Знайдемо усі добутки , що задовольняють наступним умовам: 1) вони нижчі за член ; 2) вони можуть бути вищими членами симетричних многочленів, тобто задовольняють нерівностям: ; 3) за сукупністю невідомих вони мають степінь 4 (тому що усі многочлени  мають, як ми знаємо, той самий степінь, що і однорідний многочлен ). Випишемо лише відповідні комбінації показників і вкажемо поруч ті добутки степенів , які ними визначаються, одержимо таблицю:

22000

21100

11110

Таким чином, многочлен  має вигляд

.

Коефіцієнт при  ми поклали рівним одиниці, тому що цей член визначений як вищий член многочлена  і має (див. доведення основної теореми) такий самий коефіцієнт. КоефіцієнтиА іВ ми знайдемо так. Покладемо  Легко бачити, що при цих значеннях невідомих многочлен  одержить значення 3, а многочлени  - відповідно значення 3, 3, 1, і 0. Тому

,

ЗвідкиА=-2. Покладемо тепер  Значення многочленів ,  будуть рівні відповідно 6, 4, 6, 4, 1. Тому

,

ЗвідкиВ=2. Таким чином, шуканим виразом для  буде

3) Знайти суму кубів коренів многочлена

.

Розв’язування. Для розв’язання цієї задачі знайдемо вираз через елементарні симетричні многочлени для симетричного многочлена . Застосовуючи той самий метод, як і у попередньому прикладі, одержимо таблицю:

3000

2100

1110

і тому

.

Покладаючи спочатку , а потім , , ми одержимо , тобто

(4)

Для знаходження суми кубів коренів  треба, ураховуючи формули Вієта, в виразі (4) замінити , через коефіцієнт при , тобто через 2, і нарешті, замінити  через коефіцієнти при  з протилежним знаком, тобто через –1. Таким чином, сума кубів дорівнюватиме

.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

38997. Вход Господень в Иерусалим. Тайная вечеря и распятие 36.5 KB
  Эта традиция уходит корнями в те времена когда по земле ходил Господь Иисус Христос. Однажды заболел Его друг – Лазарь а Господь находился в другом селении. Господь прослезился и сказал открыть гроб. Пальмовая ветвь – символ победы в сражениях а Господь победил смерть.
38998. Традиции празднования Пасхи 42.5 KB
  Входит Шуня с пасхальным лукошком Шуня: Христос воскресе Здравствуйте ребята смотрите что у меня есть Матильда Леонардовна: Воистину воскресе Здравствуй Шунечка какое у тебя красивое лукошко а в нем все символы Пасхи собраны Шуня: И никакие не символы а самая вкусная пасхальная еда. Вот и яичко и пасочка и какаято горка творога вкусная наверное Матильда Леонардовна: Как ты не знаешь что это не простая еда а со значением символизирующая все самое важное в Пасхе И что это никакая не горка а творожная пасха а это не...
38999. Светлая седмица. Лукошко сказок: «Глухой колокол» 54 KB
  А Светлая потому что дарит людям радость на душе светло и легко Господь победил смерть – Воскрес Смерти больше нет Зубок: А что вы говорили о загадке Матильда Леонардовна: Слушайте и отгадывайте: язык есть речей нет вести подает и поёт. Что это Шуня: Я не знаю а ты Зубок Зубок: Я тоже. А вы ребята Шуня: А давайте у Енотыча спросим Зубок: Побежали скорее Изучение нового материала. Енот Енотович: Что же это за загадка такая Зубок: Язык есть речей нет вести подает и поёт.
39000. Урок-повторение «Дорогой добра» 46.5 KB
  Вставь пропущенные буквы: ОЕНЬ ЛИА ОРА Осень липа Лиза лиса гора нора пора Кто такой Денница Падший ангел В какой день Бог отдыхал В седьмой Дополни пословицу: Маленькое лучше большого безделья. Спой песенку о днях творения День один день один – Бог свет сотворил. День два день два – сотворил Он небеса. День три день три – реки травы и цветы.
39001. Откуда мы узнаем о Боге. Библия – Откровение Божие. Каков Он, Бог 36 KB
  08 Тема: Откуда мы узнаем о Боге Библия – Откровение Божие. Каков Он Бог Цель: Познакомить детей с Книгой книг – Библией; рассказать о том какой Он Бог свойства Божие; рассмотреть новозаветную и ветхозаветную иконы Святой Троицы объяснить понятие Бог – Святая Троица на примере явления Ангелов Аврааму; изучить молитву Слава Тебе Боже наш слава Тебе. Скажи нам пожалуйста что такое святой угол Это то место в доме где находятся святые иконы и где мы можем общаться с Богом. Смотрите зажигаешь лампадку согревается сердце...
39002. Как Бог мир сотворил (1-3 дни творения) 40.5 KB
  И был вечер и было утро: день один. Матильда Леонардовна: Я даже знаю песенку ребята подпевайте первый куплет: День один день один – Свет во тьме Бог сотворил. Шуня: А про этот день есть песенка Матильда Леонардовна: Да конечно подпевайте второй куплет: День два день два Небеса и облака. Подпевайте: День три день три – Деревья травы и цветы.
39003. Как Бог человека сотворил. Человек – венец творения. Правила жизни, данные Богом в Раю 32.5 KB
  Цель: Изучить с детьми библейскую историю о сотворении человека; закрепить знания воспитанников о сотворении видимого мира; познакомить детей с жизнью первых людей в Раю; формировать у детей мировоззрение основанное на православных традициях; воспитывать ответственность за свое поведение. А как он создал человека Из чего Матильда Леонардовна: Внимание внимание открываем заседание клуба Совинформ Сегодня узнаем о создании человека. Изучение нового материала Рассказ жителей Шишкиного леса о сотворении человека.
39004. Дети Адама и Евы - Каин и Авель. Не завидуй 32 KB
  У Адама и Евы родились дети которых они назвали Каин и Авель. Каин был земледельцем выращивал овощи фрукты а Авель – пастухом. Авель с любовью относился к Богу выбирал самое лучшее в дар Господу.
39005. Спасение Ноя. Обетование Бога 33 KB
  Оборудование: иллюстрации ковчега водной стихии радуги голубя кукла Шуни мышки. Преподаватель: А напоминает она о том как спасся Ной и об обещании Бога данном людям. Шуня: Ухты а как это было Преподаватель: Вспомните ребята почему был всемирный потоп Потому что люди стали забывать Бога думали только о еде и развлечениях стали недобрыми Сколько лет дал Бог людям для того чтобы они исправились 120 лет пока Ной с сыновьями строил ковчег Кто находился в ковчеге Все животные по паре которые не могут жить в воде;...