Вопрос 3.2. Разложение многочлена на множители

Теорема 3.3. (Основная теорема алгебры). Любой многочлен n-й степени имеет хотя бы один комплексный корень.

Теорема приводится без доказательства.

Замечание 3.1. Вещественных корней многочлен может не иметь.

Теорема 3.4. (теорема Безу). Остаток от деления многочлена Вопрос 3.2. Разложение многочлена на множители - student2.ru на двучлен Вопрос 3.2. Разложение многочлена на множители - student2.ru равен значению многочлена в точке a

Вопрос 3.2. Разложение многочлена на множители - student2.ru .

Доказательство. Пусть a корень многочлена Вопрос 3.2. Разложение многочлена на множители - student2.ru , тогда разделив его на линейный многочлен Вопрос 3.2. Разложение многочлена на множители - student2.ru , получим

Вопрос 3.2. Разложение многочлена на множители - student2.ru ,

где r – остаток от деления, представляющий собой число.

Тогда Вопрос 3.2. Разложение многочлена на множители - student2.ru , и, следовательно, Вопрос 3.2. Разложение многочлена на множители - student2.ru .

Конец доказательства.

Следствие 3.1. Если a корень многочлена Вопрос 3.2. Разложение многочлена на множители - student2.ru , то он делится без остатка на Вопрос 3.2. Разложение многочлена на множители - student2.ru , т.e.

Вопрос 3.2. Разложение многочлена на множители - student2.ru .

Доказательство. Если a корень многочлена Вопрос 3.2. Разложение многочлена на множители - student2.ru , то Вопрос 3.2. Разложение многочлена на множители - student2.ru и тогда r=0.

Конец доказательства.

Следствие 3.2. Если a корень многочлена Вопрос 3.2. Разложение многочлена на множители - student2.ru , то его можно представить в виде Вопрос 3.2. Разложение многочлена на множители - student2.ru , где k натуральное число и Вопрос 3.2. Разложение многочлена на множители - student2.ru многочлен неравный 0 при Вопрос 3.2. Разложение многочлена на множители - student2.ru .

Доказательство. Согласно следствию 3.1 из теоремы Безу Вопрос 3.2. Разложение многочлена на множители - student2.ru . Если a есть корень многочлена Вопрос 3.2. Разложение многочлена на множители - student2.ru , то, применяя следствие 3.1, получим

Вопрос 3.2. Разложение многочлена на множители - student2.ru .

Продолжая этот процесс, получим многочлен Вопрос 3.2. Разложение многочлена на множители - student2.ru , корнем которого число a не является: Вопрос 3.2. Разложение многочлена на множители - student2.ru .

Конец доказательства.

Теорема 3.4. Если Вопрос 3.2. Разложение многочлена на множители - student2.ru ‑ многочлен n-й степени с действительными коэффициентами имеет комплексный корень a, то комплексно сопряженное к нему число Вопрос 3.2. Разложение многочлена на множители - student2.ru то же является корнем того же многочлена.

Доказательство. Подставим корень a в уравнение Вопрос 3.2. Разложение многочлена на множители - student2.ru и выполним комплексное сопряжение

Вопрос 3.2. Разложение многочлена на множители - student2.ru ,

тогда получим

Вопрос 3.2. Разложение многочлена на множители - student2.ru .

Конец доказательства.

Пример 3.3. Многочлен Вопрос 3.2. Разложение многочлена на множители - student2.ru имеет корни Вопрос 3.2. Разложение многочлена на множители - student2.ru .

Конец примера.

Следствие 3.3. Если b комплексный корень многочлена Вопрос 3.2. Разложение многочлена на множители - student2.ru , то его можно представить в виде

Вопрос 3.2. Разложение многочлена на множители - student2.ru ,

причем p и q - вещественные числа, r - натуральное число, такое что Вопрос 3.2. Разложение многочлена на множители - student2.ru , Вопрос 3.2. Разложение многочлена на множители - student2.ru ‑ многочлен, не равный 0 при Вопрос 3.2. Разложение многочлена на множители - student2.ru .

Доказательство. Пусть b комплексный корень, тогда согласно следствию 3.1 можно записать

Вопрос 3.2. Разложение многочлена на множители - student2.ru .

Комплексно сопряженное число Вопрос 3.2. Разложение многочлена на множители - student2.ru будет корнем многочлена Вопрос 3.2. Разложение многочлена на множители - student2.ru . Тогда применяя к нему следствие 3.1, получим

Вопрос 3.2. Разложение многочлена на множители - student2.ru

Продолжая этот процесс, получим многочлен Вопрос 3.2. Разложение многочлена на множители - student2.ru , корнем которого число b не является Вопрос 3.2. Разложение многочлена на множители - student2.ru .

Конец доказательства.

Теорема 3.6. Любой многочлен n-й степени можно разложить на множители вида Вопрос 3.2. Разложение многочлена на множители - student2.ru и Вопрос 3.2. Разложение многочлена на множители - student2.ru с действительными коэффициентами:

Вопрос 3.2. Разложение многочлена на множители - student2.ru

где числа k и s ‑ кратности соответствующих вещественных и мнимых корней, причем Вопрос 3.2. Разложение многочлена на множители - student2.ru .

Доказательство. Согласно основной теоремы алгебры любой многочлен Вопрос 3.2. Разложение многочлена на множители - student2.ru имеет хотя бы один корень. Пусть это Вопрос 3.2. Разложение многочлена на множители - student2.ru . Тогда из следствия 3.3 следует, что

Вопрос 3.2. Разложение многочлена на множители - student2.ru .

Продолжая эти рассуждения уже для многочлена Вопрос 3.2. Разложение многочлена на множители - student2.ru , мы можем прийти через конечное число шагов к формуле

Вопрос 3.2. Разложение многочлена на множители - student2.ru ,

где многочлен Вопрос 3.2. Разложение многочлена на множители - student2.ru не имеет действительных корней. Тогда должен существовать комплексный корень Вопрос 3.2. Разложение многочлена на множители - student2.ru и комплексно сопряженный к нему корень Вопрос 3.2. Разложение многочлена на множители - student2.ru . Из следствия 3.3 получим

Вопрос 3.2. Разложение многочлена на множители - student2.ru .

Продолжая эти рассуждения, мы получим через конечное число шагов разложение

Вопрос 3.2. Разложение многочлена на множители - student2.ru .

Многочлен Вопрос 3.2. Разложение многочлена на множители - student2.ru не имеет корней и, следовательно, является константой. Значение ее легко найти, если сообразить, что она равна коэффициенту при старшей степени x. Отсюда получаем, что Вопрос 3.2. Разложение многочлена на множители - student2.ru .

Конец доказательства.

Пример 3.4. Разложить многочлен Вопрос 3.2. Разложение многочлена на множители - student2.ru на множители с вещественными коэффициентами

Вопрос 3.2. Разложение многочлена на множители - student2.ru .

Он имеет корни Вопрос 3.2. Разложение многочлена на множители - student2.ru .

Конец примера.

Наши рекомендации