26

Простые и кратные корни над полями нулевой характеристики

[14/93%]
Показать
LaTeX
Задача 26.1

Разделить многочлен f(x)f(x) с остатком на x−x0x-x_{0} и вычислить значение f(x0)f\left(x_{0}\right) :

?
(а)

f(x)=x4−2x3+4x2−6x+8,x0=1;f(x)=x^{4}-2 x^{3}+4 x^{2}-6 x+8, \quad x_{0}=1 ;

(б)

f(x)=2x5−5x3−8x,x0=−3f(x)=2 x^{5}-5 x^{3}-8 x, \quad x_{0}=-3;

(в)

f(x)=3x5+x4−19x2−13x−10,x0=2f(x)=3 x^{5}+x^{4}-19 x^{2}-13 x-10, \quad x_{0}=2;

(г)

f(x)=x4−3x3−10x2+2x+5,x0=−2f(x)=x^{4}-3 x^{3}-10 x^{2}+2 x+5, \quad x_{0}=-2;

(д)

f(x)=x5,x0=1f(x)=x^{5}, \quad x_{0}=1;

(е)

f(x)=x4+2x3−3x2−4x+1,x0=−1f(x)=x^{4}+2 x^{3}-3 x^{2}-4 x+1, \quad x_{0}=-1;

(ж)

f(x)=x4−8x3+24x2−50x+90,x0=2f(x)=x^{4}-8 x^{3}+24 x^{2}-50 x+90, \quad x_{0}=2;

(з)

f(x)=x4+2ix3−(1+i)x2−3x+7+i,x0=−if(x)=x^{4}+2 i x^{3}-(1+i) x^{2}-3 x+7+i, \quad x_{0}=-i;

(и)

f(x)=x4+(3−8i)x3−(21+18i)x2−(33−20i)x+7+18if(x)=x^{4}+(3-8 i) x^{3}-(21+18 i) x^{2}-(33-20 i) x+7+18 i, x0=−1+2ix_{0}=-1+2 i.

Задача 26.2

Разложить многочлен f(x)f(x) по степеням x−x0x-x_{0} и найти значения его производных в точке x0x_{0} :

?
(а)

f(x)=x5−4x3+6x2−8x+10,x0=2f(x)=x^{5}-4 x^{3}+6 x^{2}-8 x+10, \quad x_{0}=2;

(б)

f(x)=x4−3ix3−4x2+5ix−1,x0=1+2if(x)=x^{4}-3 i x^{3}-4 x^{2}+5 i x-1, \quad x_{0}=1+2 i;

(в)

f(x)=x4+4x3+6x2+10x+20,x0=−2f(x)=x^{4}+4 x^{3}+6 x^{2}+10 x+20, \quad x_{0}=-2.

Задача 26.3

Определить кратность корня x0x_{0} многочлена f(x)f(x) :

?
(а)

f(x)=x5−5x4+7x3−2x2+4x−8,x0=2f(x)=x^{5}-5 x^{4}+7 x^{3}-2 x^{2}+4 x-8, \quad x_{0}=2;

(б)

f(x)=x5+7x4+16x3+8x2−16x−16,x0=−2f(x)=x^{5}+7 x^{4}+16 x^{3}+8 x^{2}-16 x-16, \quad x_{0}=-2;

(в)

f(x)=3x5+2x4+x3−10x−8,x0=−1f(x)=3 x^{5}+2 x^{4}+x^{3}-10 x-8, \quad x_{0}=-1;

(г)

f(x)=x5−6x4+2x3+36x2−27x−54,x0=3f(x)=x^{5}-6 x^{4}+2 x^{3}+36 x^{2}-27 x-54, \quad x_{0}=3.

Задача 26.4

При каком значении aa многочлен x5−ax2−ax+1x^{5}-a x^{2}-a x+1 имеет -1 корнем не ниже второй кратности?

?
Задача 26.5

При каких aa и bb многочлен axn+1+bxn+1a x^{n+1}+b x^{n}+1 делится на (x−1)2(x-1)^{2}?

?
Задача 26.6

При каких aa и bb многочлен x5+ax3+bx^{5}+a x^{3}+b имеет двойной корень, отличный от нуля?

?
Задача 26.7

Доказать, что многочлены:

?
(а)

x2n−nxn+1+nxn−1−1x^{2 n}-n x^{n+1}+n x^{n-1}-1;

(б)

x2n+1−(2n+1)xn+1+(2n+1)xn−1x^{2 n+1}-(2 n+1) x^{n+1}+(2 n+1) x^{n}-1;

(в)

(n−2m)xn−nxn−m+nxm−(n−2m)(n-2 m) x^{n}-n x^{n-m}+n x^{m}-(n-2 m); имеют число 1 тройным корнем.

Задача 26.8

Доказать, что многочлен

1+x1!+x22!+…+xnn! 1+\frac{x}{1!}+\frac{x^{2}}{2!}+\ldots +\frac{x^{n}}{n!}

не имеет кратных корней.

?
Задача 26.9

Доказать, что многочлен

a1xn1+a2xn2+…+akxnk,n1<n2<…<nk a_{1} x^{n_{1}}+a_{2} x^{n_{2}}+\ldots +a_{k} x^{n_{k}}, \quad n_{1}<n_{2}<\ldots <n_{k}

не имеет отличных от нуля корней кратности, большей k−1k-1.

?
Задача 26.10

Определить кратность корня aa многочлена

x−a2[f′(x)+f′(a)]−f(x)+f(a) \frac{x-a}{2}\left[f^{\prime }(x)+f^{\prime }(a)\right]-f(x)+f(a)

где f(x)f(x) — некоторый многочлен.

?
Задача 26.11

Доказать, что над полем нулевой характеристики многочлен f(x)f(x) делится на свою производную в том и только том случае, если f(x)=a0(x−x0)nf(x)=a_{0}\left(x-x_{0}\right)^{n}.

?
Задача 26.12

Доказать, что если многочлен f(x)f(x) степени nn не имеет кратных корней, то [f′(x)]2−f(x)f′′(x)\left[f^{\prime }(x)\right]^{2}-f(x) f^{\prime \prime }(x) не имеет корней кратности выше n−1n-1.

?
Задача 26.13

Рассмотрим рекуррентное соотношение u(n+k)=a0u(n)+a1u(n+1)+…+ak−1u(n+k−1),k≠0,a0≠0u(n+k)=a_{0} u(n)+a_{1} u(n+1)+\ldots +a_{k-1} u(n+k-1), \quad k \neq 0, \quad a_{0} \neq 0. Положим f(x)=xk−ak−1xk−1−…−a0f(x)=x^{k}-a_{k-1} x^{k-1}-\ldots -a_{0}. Доказать, что:

?
(а)

функция u(n)=nran,r⩾0,a≠0u(n)=n^{r} a^{n}, r \geqslant 0, a \neq 0, является решением рекуррентного соотношения тогда и только тогда, когда aa — корень f(x)f(x) кратности, не меньшей r+1r+1;

(б)

если a1,…,ama_{1}, \ldots , a_{m} — все корни f(x)f(x) кратности s1,…,sms_{1}, \ldots , s_{m}, то произвольное решение u(n)u(n) рекуррентного соотношения имеет вид

u(n)=∑i=1mgi(n)ain u(n)=\sum _{i=1}^{m} g_{i}(n) a_{i}^{n}

где gi(x)g_{i}(x) — многочлен степени не выше si−1(i=1,…,m)s_{i}-1(i=1, \ldots , m).

Задача 26.14

Пусть f(x)=a0+a1x+…+akxkf(x)=a_{0}+a_{1} x+\ldots +a_{k} x^{k}. Доказать, что ненулевое число zz является корнем кратности не меньше r+1r+1 тогда и только тогда, когда

a0+a1z+a2z2+…+amzm+…+akzk=0,a1z+2a2z2+…+mamzm+…+kakzk=0,a1z+22a2z2+…+m2amzm+…+k2akzk=0,…………………………………a1z+2ra2z2+…+mramzm+…+krakzk=0. \begin{array}{r} a_{0}+a_{1} z+a_{2} z^{2}+\ldots +a_{m} z^{m}+\ldots +a_{k} z^{k}=0, \\ a_{1} z+2 a_{2} z^{2}+\ldots +m a_{m} z^{m}+\ldots +k a_{k} z^{k}=0, \\ a_{1} z+2^{2} a_{2} z^{2}+\ldots +m^{2} a_{m} z^{m}+\ldots +k^{2} a_{k} z^{k}=0, \\ \ldots \ldots \ldots \ldots \ldots \ldots \ldots \ldots \ldots \ldots \ldots \ldots \ldots \\ a_{1} z+2^{r} a_{2} z^{2}+\ldots +m^{r} a_{m} z^{m}+\ldots +k^{r} a_{k} z^{k}=0. \end{array}
?