整系数多项式

更新时间:2022-08-25 14:53

整系数多项式是数论中研究的一类多项式,指系数都是整数的多项式。所有的整系数多项式对加、减、乘运算是自封闭的。如果一组整系数多项式适合以下条件时,就称这组整系数多项式构成一个理想集合:

定义

我们把形如

的表达式叫做x的多项式,记为 ,其中n是正整数,x是一个符号(或文字), 都是常数,叫做 的系数, 还叫做 的常数项。 叫做 一个项,k叫做这一项的次数。当 时, 叫做 的首项, 叫做首项系数,n叫做 的次数,记为次 .如果 的系数全为零,则把 叫做零多项式,记为0。我们认为零多项式没有次数,若 ,则说 是零次多项式。

如果多项 的系数 都是整数,我们把 叫做整系数多项式,如果 的系数都是有理数,就把 叫做有理系数多项式。同样地,可以定义实系数多项式和复系数多项式。

相关性质

定理1

(整系数多项式有理根的性质) 若既约分数 为整系数多项式 的根,则:

(1) 且 ;

(2) 除以 所得的商的各项系数必为p的倍数。

证明:因为 为 的根。

所以,由因式定理,有

其中

为有系数多项式。由此可得

可化为

由根的意义,有

可化为

故得

可知 为整数,但 ,故 为整数,又 时,式①变为

由此得

推论1

最高次项系数为1的整系数多项式的有理根必为整数。

推论2

若既约分数 为整系数多项式 的根,则除以 所得的商为整系数多项式。

定理2

求整系数多项式 的有理根的主要依据,其方法是:首先按定理1的结论(1)或其他有关条件找出有理根的一切可能根 ,然后采用综合除法将 除以 ,根据因式定理,当且仅当 整除 时, 为有理根,除的过程中,如发现商的系数非p的倍数,则根据定理1的结论(2), 非有理根,可不必再除下去。

例1设,求证:为无理数。

证明:是整系数多项式的一根,

可能的有理根为±1,±2,但

所以无有理数根。

定理3

设 为有理系数多项式, 与 有公共根a,则。

定理3的意义是,若有理系数不可约多项式有一根为另一有理系数多项式 的根,则 的全部根均为 的根。

推论3

如果有理系数多项式 有无理根 ( , 为无理数, ),则必有无理根。

推论4

如果有理系数多项式 有无理根 ( 为无理数且非同类根式),则必有无理根 及。

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