פולינומים
פולינומים הם הבסיס לתורת הערכים העצמיים. נלמד על ריבוי שורשים, האלגוריתם של אוקלידס, המשפט היסודי של האלגברה ופירוק פולינומים.
הגדרות בסיסיות
פולינום מעל שדה הוא ביטוי מהצורה:
כאשר נקראים המקדמים.
- דרגת הפולינום = (החזקה הגבוהה ביותר עם מקדם שונה מאפס)
- פולינום מתוקן (מוני) = פולינום שהמקדם המוביל שלו הוא
סימון: = קבוצת כל הפולינומים מעל
שורשים וריבוי
הוא שורש של אם .
שורש של אם ורק אם מחלק את .
ריבוי של שורש
הריבוי של שורש הוא המספר הגדול ביותר כך ש- מחלק את .
- אם : השורש נקרא פשוט
- אם : השורש נקרא מריבוי או שורש כפול
- שורש מריבוי
- שורש מריבוי
- שורש פשוט (מריבוי )
לפולינום מדרגה יש לכל היותר שורשים (כולל ריבויים).
חילוק פולינומים
משפט החילוק
לכל עם , קיימים פולינומים יחידים (מנה) ו- (שארית) כך ש:
כאשר או .
נחלק ב-:
מנה: , שארית:
מחלק משותף מקסימלי (מ.מ.מ)
המחלק המשותף המקסימלי של ו-, מסומן , הוא הפולינום המתוקן מהדרגה הגבוהה ביותר שמחלק את שניהם.
האלגוריתם של אוקלידס
למציאת :
- חלק ב-:
- חלק ב-:
- המשך עד שהשארית היא
- השארית האחרונה השונה מאפס (מנורמלת) היא ה-
מצא :
לכן:
משפט Bezout
לכל קיימים פולינומים כך ש:
משתמשים באלגוריתם אוקלידס המורחב - הולכים "אחורה" מהשאריות.
המשפט היסודי של האלגברה
לכל פולינום מדרגה יש בדיוק שורשים ב- (כולל ריבויים).
מסקנות
כל פולינום מעל מתפרק לגורמים לינאריים:
אם (מקדמים ממשיים) ו- שורש, אז גם שורש (עם אותו ריבוי).
פירוק פולינומים
מעל
כל פולינום מתפרק לגורמים לינאריים בלבד.
מעל
כל פולינום מעל מתפרק למכפלה של:
- גורמים לינאריים עבור שורשים ממשיים
- גורמים ריבועיים עם (אי-פריקים)
מעל :
אין שורשים ממשיים. הפירוק:
פולינומים אי-פריקים
פולינום מדרגה הוא אי-פריק מעל אם לא ניתן לכתוב אותו כמכפלה של שני פולינומים מדרגה נמוכה יותר מעל .
| שדה | פולינומים אי-פריקים |
|---|---|
| רק פולינומים לינאריים | |
| לינאריים + ריבועיים עם | |
| יכולים להיות מכל דרגה |
נגזרת של פולינום
הנגזרת הפורמלית של :
שורש מריבוי של אם ורק אם שורש של וגם של .
אם , אז ל- יש שורש כפול.
טיפים לפתרון
-
לבדיקת שורש - הציבו ובדקו אם מתקבל
-
למציאת שורשים רציונליים של פולינום עם מקדמים שלמים - בדקו מחלקים של המקדם החופשי חלקי מחלקים של המקדם המוביל
-
לפירוק מעל - מצאו שורשים ממשיים, והשאר יתפרק לגורמים ריבועיים
-
לחישוב - השתמשו באלגוריתם אוקלידס
-
זכרו: מעל כל פולינום מתפרק לגורמים לינאריים!