关于整数系数多项式的证明 急 1.f(x),g(x),h(x)是整数系数的多项式 满足f(x)=g(x)h(x)p是质数

2个回答

  • 1、反证法:

    (为表达方便,记a=b(mod c)表示a除以c余数为b,或者说a,b对于c同余)

    (原本应该写作三杠的等号)

    p是f(x)所有的系数的约数

    =>

    f(x)可表示为

    f(x)=ax^n+bx^(n-1)+.

    =(a'*p)x^n+(b'*p)x^(n-1)+...

    =p*(a'x^n+b'x^(n-1)+.)

    其中a=a'*p,.且a'.皆为整数

    =>

    f(x)=0(mod p)

    假若题设结论不成立

    p不是g(x)也不是h(x)的所有系数的约数

    =>

    g(x)无法表示为g(x)=p*g'(x)(g'中系数皆为整数)

    (这一步若要更详细点,再用一次反正假设)

    同样的

    h(x)也不可

    =>

    g(x)=Gp不=0(mod p)以及h(x)=Hp不=0(mod p)

    =>

    g(x)h(x)=Gp*Hp不=0(mod p)

    (这一步乘法若需要更详细证明,可用(mp+Gp)*(np+Hp)展开来证)

    这与

    f(x)=0(mod p)矛盾

    =>

    题设结论正确

    证毕

    2、

    这道题的原题可以等价的写作一个小定理:

    “一个整系数多项式在有理数域上可约的充要条件是在整数域中可约”

    1>充分条件

    很显然,只要把满足f(x)=g(x)h(x)的整数系数的h(x),g(x)

    分别乘以r和1/r就可以得到有理数样式了

    (具体的r视情况而定,

    最简单的,比如取一个比所有系数都大的素数)

    2>必要条件(就是本题所需的证明!)

    根据题设,已存在有:

    f(x)=g(x)h(x),g与h系数都是有理数

    对于g(比如g(x)=2/3x+4/9)

    设其系数分母公约数为q(比如对于上式,q=9)

    q*g(x)是一个整数系数多项式

    (比如9*(2/3x+4/9)=6x+4是整数系数多项式)

    将q*g(x)系数中的最大公约数p提出来(比如对于6x+4,p=2)

    记作q/p*g(x)=g1(x)

    (比如对于上式:9/2*(2/3x+4/9)=3x+2)

    那么g1(x)为本原多项式(即系数皆为整数且互素)

    简写为

    g(x)=m*g1(x)

    同理,对于h(x),简写为

    h(x)=n*h1(x)

    (m,n皆为有理数)

    =>

    f(x)=h(x)*g(x)

    =mn*g1(x)*h1(x)

    其中

    g1(x)*h1(x)仍然是个本原多项式(“本原相乘亦本原”,反证法可以证明)

    现在证明mn为整数:

    设mn=a/b(a/b为最简有理式,即,a,b互素)

    由于f(x)=a/b*g1(x)*h1(x)为整数系数多项式

    =>

    b能整除a与[g1(x)*h1(x)]每一项系数的乘积

    又a,b互素

    =>

    b能整除[g1(x)*h1(x)]每一项系数

    由于[g1(x)*h1(x)]是个本原多项式(前已说明,易证!)

    即[g1(x)*h1(x)]的各项系数互素

    即最大公约数为1

    =>

    b=1

    =>

    f(x)=a/b*g1(x)*h1(x)

    =a*g1(x)*h1(x)

    显然将

    a乘入到g1或h1后

    就可以得到两个整数系数多项式

    也即

    整数系数多项式g(x),h(x)存在并满足f(x)=g(x)h(x)

    证毕!

    (万一还有看不懂的,请再提出来)