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2015年10月26日 星期一

[數學] 證明當整數係數多項式f(x)有有理數x=q/p為根時, f(x)/(px+q)也是整係數多項式


最近遇到一位四處向大學教授寄信問數的台灣高中生,他問了我很多大學數學怎算,他會的一些數學方法我也沒看過,感覺真好,有教學相長的感覺。

他問了我一個問題如標題:

出處不明,我的解如下:

根據一次因式檢驗法(Rational root theorem)
p|an=pbn1bn1Z

其他項則需分析,先展開 f(x)
f(x)=(px+q)(bn1xn1+bn2xn2+...+b1x+b0)=(px+q)bn1xn1+(px+q)bn2xn2+...+(px+q)b1x+(px+q)b0

gi(x)=f(x)(px+q)bn1xn1(px+q)bn2xn2...(px+q)bi+1xi+1=(px+q)bixi+(px+q)bi1xi1+...+(px+q)b1x+(px+q)b0=pbixi+1+(pbi1+qbi)xi+...=pbixi+1+aixi+...0in2
第二項以後的係數對應 aiZ

bi+1 是整數
ai+1=pbi+qbi+1Z
pbi=ai+1qbi+1Z
gi(x) 的係數為整數。

gi(x) 有因式 px+q
根據一次因式檢驗法(Rational root theorem)
p|pbibiZ

bn1 為整數,利用數學歸納法可得
biZ, for 0in1

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