Материал: Введение в мат.анализ

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

176

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Замечание.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Указанные свойства логарифма

 

 

комплексного числа, как видим, идентичны

свойствам аргумента

 

 

комплексного числа.

 

 

Степень с произвольным основанием.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пусть

 

,

; введем понятие степени с основанием .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

По определению считаем:

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Если

 

 

 

, то

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пусть

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, тогда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Как видим, формула для вычисления степени с произвольным основанием

достаточно громоздка. Поэтому лучше вычислить сначала значение

, а затем

.

Примеры.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, .

 

 

9).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

177

Глава 7. Алгебраические многочлены и рациональные дроби.

Содержание

§1. Алгебраические многочлены ………………………………………………………… 178

§2. Разложение многочлена на множители …………………………………..……… 182

§3. Многочлены с вещественными коэффициентами …………………..……… 183

§4. Рациональные дроби ……………..……………………..……………………..……… 186

178

§ 1. Алгебраические многочлены.

Основные понятия.

 

Алгебраическим многочленом от комплексной переменной

называется

 

выражение вида:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

где

,

 

комплексная переменная, ,

, …,

заданные

 

комплексные числа (коэффициенты многочлена).

 

 

 

 

 

Если

, то

называется многочленом степени

и обозначается

; для

степени многочлена принято обозначение

:

 

.

 

 

 

Если

, то многочлен

называется приведенным.

 

 

 

В частности:

 

 

 

 

 

 

 

 

- многочлен нулевой степени

 

 

постоянная функция;

 

 

- многочлен первой степени

 

 

линейная функция;

 

 

- многочлен второй степени

 

 

 

квадратичная функция.

 

 

Два многочлена

 

 

 

 

 

и

 

 

 

 

 

 

 

называются равными, если их

 

степени совпадают и равны все коэффициенты при одинаковых степенях :

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

Над многочленами можно производить действия: сложение, вычитание, умножение. В результате этих действий получается снова многочлен:

;

.

В отличие от действий сложения, вычитания и умножения многочленов действие деления выполнимо не всегда. В этом отношении множество многочленов напоминает множество целых чисел . Но так же, как и для целых чисел, для многочленов всегда определена операция деления с остатком.

Пусть даны многочлены:

 

 

 

,

 

 

 

.

Если существует многочлен

такой, что выполнено равенство:

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

то говорят, что многочлен

делится на многочлен

(без остатка); при этом

делимое,

делитель, а

называется частным от деления

на

.

Если существуют многочлены

и

такие, что выполнено равенство:

 

 

 

179

 

,

 

 

где степень многочлена

меньше степени многочлена

, то многочлен

 

называется неполным частным от деления многочлена

на многочлен

, а

называется остатком при этом делении.

Известно, что задача деления с остатком для многочленов всегда имеет решение (если делитель не равен нулю) и оно единственно (см. ).

Деление многочленов обычно выполняют по схеме «деления уголком».

Примеры.

 

 

1).

,

;

 

 

 

- частное от деления

на

.

2).

,

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- неполное частное, а

 

- остаток от деления.

Замечание.

 

 

 

 

 

Если степень

меньше степени

, то неполное частное равно нулю, а

остаток от деления совпадает с

:

 

 

 

 

 

 

.

 

 

Значение многочлена.

 

 

 

 

 

Для того чтобы вычислить значение многочлена

при

, нужно

выполнить следующие действия:

 

 

 

 

- возвести комплексное число

в степени с натуральными показателями;

-умножить полученные значения на коэффициенты многочлена;

-сложить полученные выражения.

В результате получится некоторое комплексное число, которое называется

значением многочлена при и обозначается .

180

Например:

,

 

.

Если в результате вычислений получается значение

, то называется корнем

многочлена:

 

 

 

 

корень многочлена

 

.

По поводу существования корней многочлена есть замечательная теорема.

Основная теорема алгебры.

Любой многочлен степени с комплексными коэффициентами имеет, по крайней мере, один комплексный корень.

Заметим, что для множества действительных чисел такого утверждения нет. Например, многочлен действительных корней не имеет.

Основная теоремы алгебры доказывается в разделе Теория функций комплексной переменной (ТФКП) (см. ).

Если при всех значениях многочлен

обращается в ноль, то такой многочлен

называется тождественно нулевым,

и пишут:

 

.

 

 

Теорема 1.

 

 

 

 

 

 

Для того чтобы многочлен

был тождественно равен нулю, необходимо и

достаточно, чтобы все его коэффициенты были равны нулю:

 

 

 

 

 

 

.

 

 

Доказательство.

 

 

 

 

 

Если

, то

 

 

 

 

,

т.е.

.

 

 

 

 

 

Пусть

; докажем, что в этом случае выполнено:

 

.

Так как значение многочлена

равно нулю при любом

, то и при

также

равно нулю:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

Следовательно:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(включая и

)

и так далее.

Продолжая эти рассуждения, получим, что

 

 

. Теорема доказана.

Следствие.

 

 

 

 

 

 

Значения двух многочленов

 

 

 

 

и

 

 

тождественно совпадают тогда и только

тогда, когда совпадают все коэффициенты при одинаковых степенях :

 

 

 

,

 

.

 

 

Доказательство.

 

 

 

 

 

Составим новый многочлен, равный разности многочленов

и

:

 

 

 

 

 

 

.