第四章 多项式


title: 第四章 多项式
category: 笔记
date: 2019/10/06
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多项式(多项式是个函数):p(z)=a_0+a_1z+a_2z^2+\dots+a_mz^m.

次数:

如果所有的系数都为0,那么p的次数就是-\infty

对于多项式p\in P(F)如果数\lambda\in F满足p(\lambda)=0.则称\lambdap的根。

4.1命题:

p\in P(F)m次多项式,m\ge1.\lambda\in F,则\lambdap的根当且仅当存在m-1次多项式q\in P(F)使得

4.2p(z)=(z-\lambda)q(z),z\in F.

4.3推论

p\in \mathcal{P}(F)是m次多项式,m\ge0,p在F中最多有m个互不相同的根。

4.4推论

a_0,\dots,a_m\in F.如果
a_0+a_1z+a_2z^2+\dots+a_mz^m=0, z\in F\\ 则a_0=\dots=a_m=0
即恒等于0的多项式,系数全为0.

4.5引理:带余除法(Division Algorithm):

p,q\in \mathcal{P}(F),并且p\not=0,则存在多项式s,r\in \mathcal{P}(F),使得q=sp+r并且

4.6 deg\ r<\ deg\ p.

4.2 复系数

4.7代数学基本定理(Fundamental Theorem of Algebra):

每个不是常数的复系数多项式都有根。

4.8推论:

如果p\in\mathcal{P}(C)是非常数多项式,则p可以唯一分解(除因子的次序之外)成如下形式:

4.9 p(z)=c(z-\lambda_1)\dots(z-\lambda_m),其中c,\lambda_1,\dots,\lambda_m\in C.

4.3实系数

关于复数的知识:

z=a+bi,a,b\in R,a称为实部(real part),记为Re z,b为虚部(imaginary part),记为Im z.
对于任意复数都有:z=Re\ z+(Im\ z)i.

复数z的复共轭(complex conjugate),记为\overline z,定义为:\overline z=Re\ z-(Im\ z)i
复数z的绝对值(absolute value),记为|z|,定义为:|z|=\sqrt{(Re\ z)^2+(Im\ z)^2}

实部、虚部、绝对值和复共轭具有以下性质:
1.实部的可加性(additivity of real part):对所有w,z\in C都有 Re\ (w+z)=Re\ w+Re\ z;

2.虚部的可加性(additivity of imaginary part):对所有w,z\in C都有 Im\ (w+z)=Im\ w+Im\ z;

3.z和\overline z的和(sum\ of\ z\ and\ \overline z):对于所有z\in C都有z+\overline z=2Re\ z;

4.z和\overline z的差(difference\ of\ z\ and\ \overline z):对于所有z\in C都有z-\overline z=2(Im\ z)i;

5.复共轭的可加性(additivity of complex conjugate):对所有w,z\in C都有\overline{w+z}=\overline w+\overline z;

6.复共轭的可乘性(multiplicativity of complex conjugate):对于所有w,z\in C 都有\overline{wz}=\overline w+\overline z;

7.共轭的共轭(conjugate of conjugate):对所有z\in C都有\overline{\overline z}=z;

8.绝对值的可乘性(multiplicativity of absolute value):对所有w,z\in C都有|wz|=|w||z|.

4.10命题:

p是式系数多项式。如果\lambda \in Cp的根,则\overline{\lambda}也是p的根。

4.11命题:

\alpha,\beta \in R,则存在形如

4.12 x^2+\alpha x+\beta=(x-\lambda_1)(x-\lambda_2),\lambda_1,\lambda_2\in R.的因式分解当且仅当\alpha^2\ge 4\beta

4.13 x^2+\alpha x+\beta=(x+\frac{\alpha}{2})^2+(\beta-\frac{\alpha^2}{4}).

4.14定理:

如果p\in \mathcal{P}(R)是非常数多项式,则p可以唯一(除因子的次序之外)分解成如下形式。

p(x)=c(x-\lambda_1)\dots(x-\lambda_m)(x^2+\alpha_1x+\beta_1)\dots(x^2+\alpha_Mx+\beta M)

其中c,\lambda_1,\dots,\lambda_m\in R,(\alpha_1,\beta_1),\dots,(\alpha_M,\beta_M)\in R^2,并且对每个j都有\alpha_j^2<4\beta_j.

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