多项式07——有理系数和整系数多项式
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整系数多项式
设 f ( x ) ∈ Q [ x ] . f(x) \\in \\mathbb{Q}[x] . f(x)∈Q[x]. 记 f ( x ) f(x) f(x) 的系数的公分母为 d , d, d, 则 d f ( x ) d f(x) df(x)为整系数多项式.
所以, 本节讨论整系数多项式. 类似于数域上的可约多项式的定义, 若 n n n次 ( n > 1 ) (n>1) (n>1) 整系数多项式 f ( x ) f(x) f(x)可表示为 f ( x ) = g ( x ) h ( x ) , f(x)=g(x) h(x), f(x)=g(x)h(x), 其中 g ( x ) , h ( x ) g(x), h(x) g(x),h(x) 都是整系数多项式, deg g ( x ) < deg f ( x ) , degh ( x ) < deg f ( x ) \\operatorname{deg} g(x)<\\operatorname{deg} f(x), \\operatorname{degh}(x)<\\operatorname{deg} f(x) degg(x)<degf(x),degh(x)<degf(x),则称 f ( x ) f(x) f(x) 在整数上可约, 否则称 f ( x ) f(x) f(x) 在整数上不可约.
定 义 \\large\\color{magenta}{\\boxed{\\color{brown}{定义} }} 定义设 f ( x ) = a n x n + a n − 1 x n − 1 + ⋯ + a 1 x + a 0 f(x)=a_{n} x^{n}+a_{n-1} x^{n-1}+\\cdots+a_{1} x+a_{0} f(x)=anxn+an−1xn−1+⋯+a1x+a0 是整系数多项式, 若 a n , a n − 1 , ⋯ , a 0 a_{n}, a_{n-1}, \\cdots, a_{0} an,an−1,⋯,a0 的最大公因数是1, 则称 f ( x ) f(x) f(x) 为 本 原 多 项 式 \\large\\color{#70f3ff}{\\boxed{\\color{green}{本原多项式}}} 本原多项式.:
即若非零整系数多项式 f ( x ) f(x) f(x) 的系数互素,则称 f ( x ) f(x) f(x) 是一个本原多项式。
注 1 \\Large\\color{violet}{注 1} 注1 任给有理系数多项式 f ( x ) , f(x), f(x), 都存在一个有理数 a a a 及一个本原多项式 g ( x ) , g(x), g(x), 使得 f ( x ) = c g ( x ) f(x)=c g(x) f(x)=cg(x)
引 理 \\large\\color{magenta}{\\boxed{\\color{brown}{引理} }} 引理 (Gauss引理) 两个本原多项式之积是本原多项式.
【证明】 设
f
(
x
)
=
a
n
x
n
+
a
n
−
1
x
n
−
1
+
⋯
+
a
1
x
+
a
0
f(x)=a_{n} x^{n}+a_{n-1} x^{n-1}+\\cdots+a_{1} x+a_{0}
f(x)=anxn+an−1xn−1+⋯+a1x+a0
g
(
x
)
=
b
m
x
m
+
b
m
−
1
x
m
−
1
+
⋯
+
b
1
x
+
b
0
g(x)=b_{m} x^{m}+b_{m-1} x^{m-1}+\\cdots+b_{1} x+b_{0}
g(x)=bmxm+bm−1xm−1+⋯+b1x+b0
是两个本原多项式. 若
f
(
x
)
g
(
x
)
=
c
m
+
n
x
m
+
n
+
c
m
+
n
−
1
x
m
+
n
−
1
+
⋯
+
c
1
x
+
c
0
f(x) g(x)=c_{m+n} x^{m+n}+c_{m+n-1} x^{m+n-1}+\\cdots+c_{1} x+c_{0}
f(x)g(x)=cm+nxm+n+cm+n−1xm+n−1+⋯+c1x+c0
不是本原多项式, 则
c
0
,
c
1
,
⋯
,
c
m
+
n
c_{0}, c_{1}, \\cdots, c_{m+n}
c0,c1,⋯,cm+n 必有一个公共的素因子p.
因
c
0
=
a
0
b
0
,
c_{0}=a_{0} b_{0},
c0=a0b0, 故
p
∣
a
0
p \\mid a_{0}
p∣a0 或
p
∣
b
0
.
p \\mid b_{0} .
p∣b0. 不妨设
p
∣
a
0
p \\mid a_{0}
p∣a0. 又因为
f
(
x
)
f(x)
f(x) 是本原多项式,
p
p
p 不能整除所有
a
i
(
i
=
1
,
2
,
⋯
,
n
)
.
a_{i}(i=1,2, \\cdots, n) .
ai(i=多项式04——标准分解式