Cia la i wielomiany Javier de Lucas

Podobne dokumenty
Przestrzenie wektorowe, liniowa niezależność Javier de Lucas

Wyk lad 9 Podpierścienie, elementy odwracalne, dzielniki zera

Liczby zespolone, liniowa zależność i bazy Javier de Lucas. a d b c. ad bc

Przeliczalność, kresy, bijekcje Javier de Lucas

Wyk lad 12. (ii) najstarszy wspó lczynnik wielomianu f jest elementem odwracalnym w P. Dowód. Niech st(f) = n i niech a bedzie

KOLOKWIUM Z ALGEBRY I R

ANALIZA II 15 marca 2014 Semestr letni. Ćwiczenie 1. Czy dan a funkcjȩ da siȩ dookreślić w punkcie (0, 0) tak, żeby otrzymana funkcja by la ci ag la?

Logika matematyczna i teoria mnogości (I) J. de Lucas

LOGIKA ALGORYTMICZNA

ci agi i szeregi funkcji Javier de Lucas Ćwiczenie 1. Zbadać zbieżność (punktow a i jednostajn a) ci agu funkcji nx 2 + x

Wyk lad 6 Podprzestrzenie przestrzeni liniowych

Pierwsze kolokwium z Matematyki I 4. listopada 2013 r. J. de Lucas

WYK LAD 2: PODSTAWOWE STRUKTURY ALGEBRAICZNE, PIERWIASTKI WIELOMIANÓW, ROZK LAD FUNKCJI WYMIERNEJ NA U LAMKI PROSTE

Suma i przeciȩcie podprzestrzeni, przestrzeń ilorazowa Javier de Lucas

0.1 Sposȯb rozk ladu liczb na czynniki pierwsze

Wyk lad 14 Formy kwadratowe I

MATEMATYKA REPREZENTACJA LICZB W KOMPUTERZE

Niech X bȩdzie dowolnym zbiorem. Dobry porz adek to relacja P X X (bȩdziemy pisać x y zamiast x, y P ) o w lasnościach:

Przestrzenie wektorowe, liniowa niezależność wektorów, bazy przestrzeni wektorowych

13. Cia la. Rozszerzenia cia l.

Wyk lad 4 Dzia lania na macierzach. Określenie wyznacznika

System liczbowy binarny.

Wyk lad 14 Cia la i ich w lasności

Liczba 2, to jest jedyna najmniejsza liczba parzysta i pierwsza. Oś liczbowa. Liczba 1, to nie jest liczba pierwsza

Liczby naturalne i ca lkowite

Indeks odwzorowania zmiennej zespolonej wzgl. krzywej zamknietej

MATEMATYKA W SZKOLE HELIANTUS LICZBY NATURALNE I CA LKOWITE

Metoda Simplex bez użycia tabel simplex 29 kwietnia 2010

A. Strojnowski - Twierdzenie Jordana 1

Grupy i cia la, liczby zespolone

Elementy logiki i teorii mnogości Wyk lad 1: Rachunek zdań

Wyk lad 9 Baza i wymiar przestrzeni liniowej

Wyk lad 7 Baza i wymiar przestrzeni liniowej

Dziedziny Euklidesowe

Wyk lad 9 Przekszta lcenia liniowe i ich zastosowania

Wyk lad 3 Wielomiany i u lamki proste

Wyk lad 1 Podstawowe struktury algebraiczne

Elementy analizy funkcjonalnej PRZESTRZENIE LINIOWE

Wyk lad 11 1 Wektory i wartości w lasne

Pierwiastki arytmetyczne n a

Funkcje wielu zmiennych

Twierdzenie Stolza i metryki Javier de Lucas. a n = (2n + 1) 1 4 n 5 4

POCHODNA KIERUNKOWA. DEFINICJA Jeśli istnieje granica lim. to granica ta nazywa siȩ pochodn a kierunkow a funkcji f(m) w kierunku osi l i oznaczamy

Podprzestrzeń wektorowa, baza, suma prosta i wymiar Javier de Lucas

Funkcje wymierne. Jerzy Rutkowski. Teoria. Działania dodawania i mnożenia funkcji wymiernych określa się wzorami: g h + k l g h k.

Algebra liniowa z geometrią. wykład I

Procesy Stochastyczne - Zestaw 1

Teoria miary WPPT IIr. semestr zimowy 2009 Wyk lady 6 i 7. Mierzalność w sensie Carathéodory ego Miara Lebesgue a na prostej

ALGEBRA Z GEOMETRIĄ PIERŚCIEŃ WIELOMIANÓW

Ciała i wielomiany 1. przez 1, i nazywamy jedynką, zaś element odwrotny do a 0 względem działania oznaczamy przez a 1, i nazywamy odwrotnością a);

MATEMATYKA DZIELENIE LICZB Z RESZTA CECHY PODZIELNOṠCI

y 1 y 2 = f 2 (t, y 1, y 2,..., y n )... y n = f n (t, y 1, y 2,..., y n ) f 1 (t, y 1, y 2,..., y n ) y = f(t, y),, f(t, y) =

MATEMATYKA W SZKOLE HELIANTUS WARSZAWA UL. BAŻANCIA 16 SYSTEMY LICZBOWE POZYCYJNE DECYMALNY, BINARNY, OKTALNY. Warszawa pażdziernik 2017

SZKO LA PODSTAWOWA HELIANTUS WARSZAWA ul. BAŻANCIA 16. Hyperbola 1 x FUNKCJE ELEMENTARNE WYMIERNE POTȨGOWE LOGARYTMICZNE.

Podstawowe struktury algebraiczne

gdy wielomian p(x) jest podzielny bez reszty przez trójmian kwadratowy x rx q. W takim przypadku (5.10)

Twierdzenie Bezouta i liczby zespolone Javier de Lucas. Rozwi azanie 2. Z twierdzenia dzielenia wielomianów, mamy, że

Wielomiany. XX LO (wrzesień 2016) Matematyka elementarna Temat #2 1 / 1

Funkcje wielu zmiennych

IMIĘ NAZWISKO... grupa C... sala Egzamin ELiTM I

Treść wykładu. Pierścienie wielomianów. Dzielenie wielomianów i algorytm Euklidesa Pierścienie ilorazowe wielomianów

Pierścień wielomianów jednej zmiennej

Wyk lad 2 Podgrupa grupy

Wyk lad 4 Warstwy, dzielniki normalne

Trigonometria. Funkcje trygonometryczne

Asymptota pozioma: oṡ x, gdy y = 0 Asymptota pionowa: oṡ y, gdy x = 0. Hyperbola 1 x

Wyk lad 10 Przestrzeń przekszta lceń liniowych

Metody Numeryczne Wykład 4 Wykład 5. Interpolacja wielomianowa

FUNKCJE LICZBOWE. x 1

CAŁKI NIEOZNACZONE C R}.

1. Wielomiany Podstawowe definicje i twierdzenia

CHEMIA KWANTOWA MONIKA MUSIA L. Ćwiczenia. mm

Matematyka I TEORIA MNOGOŒCI I LOGIKA. Æwiczenia KMMF. 1. Narysowaæsumê i przeciêcie zbiorów A = {x Ε R; x > 2} oraz B = {x Ε R; x 8}.

Jak matematyka pomaga w wyszukiwanie wzorca

MATURA Przygotowanie do matury z matematyki

0.1 Reprezentacja liczb w komputerze

WYK LAD 5: GEOMETRIA ANALITYCZNA W R 3, PROSTA I P LASZCZYZNA W PRZESTRZENI R 3

MATEMATYKA DYSKRETNA - wyk lad 1 dr inż Krzysztof Bryś. Wprowadzenie

Sterowalność liniowych uk ladów sterowania

Sterowanie optymalne dla uk ladów nieliniowych. Zasada maksimum Pontriagina.

Zagadnienie Dualne Zadania Programowania Liniowego. Seminarium Szkoleniowe Edyta Mrówka

Maciej Grzesiak. Wielomiany

Funkcje. Oznaczenia i pojęcia wstępne. Elementy Logiki i Teorii Mnogości 2015/2016

Równania różniczkowe cz astkowe rzȩdu pierwszego

Funkcja kwadratowa. f(x) = ax 2 + bx + c = a

Zestaw nr 6 Pochodna funkcji jednej zmiennej. Styczna do krzywej. Elastyczność funkcji. Regu la de l Hospitala

Rozdzia l 2. Najważniejsze typy algebr stosowane w logice

Rozdzia l 10. Formy dwuliniowe i kwadratowe Formy dwuliniowe Definicja i przyk lady

OSOBNO ANALITYCZNYCH

Funkcja kwadratowa. f(x) = ax 2 + bx + c,

Wyk lad 5 Grupa ilorazowa, iloczyn prosty, homomorfizm

Rozdzia l 3. Elementy algebry uniwersalnej

Zbiory, relacje i funkcje

III. Funkcje rzeczywiste

1. Wykład NWD, NWW i algorytm Euklidesa.

Kolorowa płaszczyzna zespolona

i=0 a ib k i, k {0,..., n+m}. Przypuśćmy, że wielomian

Grupy, pierścienie i ciała

Skończone rozszerzenia ciał

(α + β) a = α a + β a α (a + b) = α a + α b (α β) a = α (β a). Definicja 4.1 Zbiór X z dzia laniami o wyżej wymienionych w lasnościach

Transkrypt:

Cia la i wielomiany Javier de Lucas Ćwiczenie 1. Za lóż, że (F, +,, 1, 0) jest cia lem i α, β F. w laściwości s a prawd a? Które z nastȩpuj acych 1. 0 α = 0. 2. ( 1) α = α. 3. Każdy element zbioru F ma tylko jeden element przeciwny. 4. Każdy element α 0 zbioru F ma tylko jeden element odwrotny. 5. ( α) ( β) = α β. 6. 1 + 1 0. 7. Jeżeli α 0 i β 0, to α β 0. Dowód: 1. Skoro 0 + 0 = 0, to 0 α = (0 + 0) α. Korzystaj ac z rozdzielności mnożenia wzglȩdem dodawania: 0 α = 0 α + 0 α. Wówczas, i 0 α + 0 α + ( 0 α) = 0 α + ( 0 α) = 0 0 α = 0. 2. Wiemy, że 1 + ( 1) = 0. Wiȩc, korzystaj ac z poprzedniego wyniku (1 + ( 1)) α = 0. Z rozdzielności mnożenia wzglȩdem dodawania i skoro 1 α = α, wynika, że 1 α + ( 1) α = α + ( 1) α = 0 ( 1) α = α. Z tego, można wpisać ( 1) α jako α. Aby uprościć notacjȩ, czesto siȩ pisze α β zamiast α + ( β).

3. Wprowadzamy dowód nie wprost (reductio ad absurdum). Niech α 1 i α 2 bȩd a różnymi liczbami przeciwnymi do α. Z l aczności dodawania, wynika, że Skoro α 1 + α = α + α 2 = 0, to (α 1 + α) + α 2 = α 1 + (α + α 2 ). 0 + α 2 = α 1 + 0 α 1 = α 2 To sprzeczność. Wiȩc, α tylko ma jeden element przeciwny. 4. Wprowadzamy dowód nie wprost. Niech α 1 i α 2 bȩd a liczbami odwrotnymi do α. Z l aczności mnożenia, wynika, że (α 1 α) α 2 = α 1 (α α 2 ) 1 α 2 = α 1 1 α 1 = α 2. To sprzeczność. Wiȩc, α ma tylko jeden element odwrotny. 5. Skoro istnieje tylko jeden element przeciwny do każdego elementu cia la, to ( α)( β) = α β ( α)( β) α β = 0. Teraz, udowodnimy praw a stronȩ. Z rozdzielności mnożenia wzglȩdem dodawania i skoro α β = ( 1) α β = ( α) β, wynika, że ( α) ( β) α β = ( α) ( β) + ( α) β = ( α) ( β + β) = 0. 6. 1 + 1 0 jest prawd a gdy charakterystyka cia la jest różna od 2. Na przyk lad, Z 2 to cia lo takie, że 1 + 1 = 0, czyli Z 2 ma charakterystykȩ 2. 7. Wprowadzamy dowód nie wprost. Zak ladamy, że α, β 0 i α β = 0 i to prowadzi do sprzeczności. Skoro α 0 i F jest cia lem, to α ma element odwrotny α 1 i Wiȩc, β = 0. To sprzeczność i α β 0. 0 = α β 0 = α 1 0 = α 1 α β = β.

Ćwiczenie 2. Udowodnij, że (Z p, +,, 1, 0) jest cia lem wtedy i tylko wtedy p jest liczb a pierwsz a. Dowód: Wprowadźmy dowód nie wprost. Zak ladamy, że Z p jest cia lem i p nie jest liczb a pierwsz a. Wówczas, można napisać p = p 1 p 2, gdzie 1 < p 2 < p i p 1 > 1 dla pewnych p 1, p 2 N. Skoro Z p jest cia lem i p 1 p 2 = 0(mod p), to p 1 = 0 lub p 2 = 0 (mod p). To sprzeczność i Z p nie jest cia lem. Wiemy, że Z p spe lnia wszystkie w laściwości cia la, oprócz ewentualnie istnienia elementu odwrotnego dla każdego x Z p \{0}. Jeżeli p to liczba pierwsza, to możemy zdefiniować dla każdego x Z p \{0} jedn a funkcjȩ φ x : y Z p y x Z p. To injekcja, ponieważ φ x (y) = φ x (y ) y x = y x (mod p) x(y y ) = 0 (mod p). Skoro x nie jest podzielny przez p, to y = y (mod p). Skoro dziedzina i przeciwdziedzina tego morfizmu maj a tak a sam a skończon a liczbȩ elementów i φ x jest injekcj a, to φ x jest surjekcj a. Wiȩc, istnieje y taki, że x y = 1 (mod p). To y jest elementem odwrotnym dla x. Wówczas, Z p jest cia lem. Ćwiczenie 3. Udowodnij, że R[X] nie jest cia lem. Dowód: Wystarczy podać przyk lad elementu w R[X] dla którego nie istnieje element odwrotny. Jeżeli istnieje element odwrotny, P 0 (X), dla wielomianu X, mamy, że To oznacza, że X P 0 (X) = 1. 0 = deg(xp 0 (X)) = deg(x) deg(p 0 (X)) = deg X + deg(p 0 (X)) = 1 + deg(p 0 (X)). Nie istnieje wielomian stopnia 1. Wówczas, X nie ma elementu odwrotnego i R[X] nie jest cia lem.

Ćwiczenie 4. Niech (F, +,, 1, 0) bȩdzie cia lem. Funkcj a wymiern a o wspó lczynnikach w F nazywamy formalny napis postaci f = f 1(X) f 2 (X), gdzie f 1 (X) i f 2 (X) s a wielomianami o wspó lczynnikach w F i f 2 (X) 0. Ponadto, mówimy, że f = g, gdy f 1 (X) g 2 (X) = g 1 (X) f 2 (X). Zbiór funkcji wymiernych można wyposażyć w dodawanie i mnożenie h + g = h 1(X) g 2 (X) + h 2 (X)g 1 (X), h g = h 1(X) g 1 (X) h 2 (X) g 2 (X) h 2 (X) g 2 (X). Udowodnij, że zbiór funkcji wymiernych o wspó lczynnikach w F jest cia lem wzglȩdem tych dzia lań. Rozwi azanie: Dzia lania + i s a dobrze zdefiniowane, czyli dodawanie i mnożenie funkcji wymiernych s a funkcjami wymiernymi. Zdefiniujemy 0 jako iloraz 0/1 i 1 jako iloraz 1/1. Widać, że h + g = g + h i hg = gh dla każdych funkcji wymiernych h, g. Mamy, że dla każdych funkcji wymiernych f, g, h: (f + g) + h = f 1(X) g 2 (X) + f 2 (X)g 1 (X) f 2 (X) g 2 (X) + h 1(X) h 2 (X) = h 2(X) (f 1 (X) g 2 (X) + f 2 (X) g 1 (X)) + h 1 (X) f 2 (X) g 2 (X) = f 2(X) (h 2 (X) g 1 (X) + g 1 (X) h 2 (X)) + f 1 (X) g 2 (X) h 2 (X) = f 1(X) f 2 (X) + h 2(X) g 1 (X) + g 1 (X) h 2 (X) g 2 (X)h 2 (X) = f 1(X) f 2 (X) + g 1(X) g 2 (X) + h 1(X) h 2 (X) = f + (g + h) i (f g) h = f 1(X) g 1 (X) f 2 (X) g 2 (X) h1(x) h 2 (X) = f 1(X) g 1 (X) h 1 (X) = f 1(X) f 2 (X) g1(x) h 1 (X) = f (g h). g 2 (X) h 2 (X)

Widać, że f + 0 = f i f 1 = f dla każdej funkcji wymiernej f. Jeżeli zdefiniujemy f f 1(X) f 2 (X), f 1 f 2(X) f 1 (X) widać, że f + ( f) = f dla każdej funkcji wymiernej f i f f 1 = 1 dla każdej funkcji wymiernej f różna od 0. Rozdzielność (f + g) h = f 1(X) g 2 (X) + f 2 (X)g 1 (X) f 2 (X) g 2 (X) dla dowolnych funkcji wymiernych f, g i h. Ćwiczenie 5. Dane wielomiany h1(x) h 2 (X) = h 1(X) (f 1 (X) g 2 (X) + f 2 (X) g 1 (X)) = h 1(X) f 1 (X) g 2 (X) + h 1 (X) f 2 (X) g 1 (X)) = h 1(X) f 1 (X) g 2 (X) + h 1(X) f 2 (X) g 1 (X)) = h 1(X) f 1 (X) f 2 (X) h 2 (X) + h 1(X) g 1 (X) g 2 (X) h 2 (X) = f h + g h. f 1 (X) = X 5 + X 4 + X 3 + 3X 2 + X + 1, f 2 (X) = X + 1, f 3 (X) = X 2 1 w R[X], oblicz resztȩ podzielenia f 1 przez f 2 i f 3 za pomoc a twierdzenia dzielenia wielomianów. Oblicz resztȩ gdy zak ladamy, że f 1, f 2, f 3 Z 5 [X]. Dowód: Z twierdzenia o dzieleniu wielomianów wiemy, że istniej a wielomany q(x) i r(x) taki, że f 1 (X) = q(x)f 2 (X) + r(x) gdzie deg f 2 > deg r. Skoro deg f 2 = 1, to r(x) = c 0, gdzie c 0 R. Dla ξ = 1, mamy, że f 2 ( 1) = 0. Wiȩc, f 1 ( 1) = q( 1)f 2 ( 1) + c 0 f 1 ( 1) = c 0 = 2.

Z twierdzenia o dzieleniu wielomianów wiemy, że istniej a wielomiany q(x) i r(x) takie, że f 1 (X) = q(x)f 3 (X) + r(x) gdzie deg f 3 > deg r. Skoro deg f 3 = 2, to r(x) = c 1 X + c 0, gdzie c 1, c 0 R. Dla ξ = 1, mamy, że f 3 ( 1) = 0. Wiȩc, f 1 ( 1) = q( 1)f 3 ( 1) + c 1 ( 1) + c 0 f 1 ( 1) = c 1 + c 0 = 2. Dla ξ = 1, mamy, że f 3 (1) = 0. Wiȩc, f 1 (1) = q(1)f 3 (1) + c 1 + c 0 f 1 (1) = c 1 + c 0 = 8. Z tego wynika, że c 1 = 3 i c 0 = 5, czyli r(x) = 3X + 5. Jeżeli zak ladamy, że f 1, f 2, f 3 s a wielomianami o wspó lrzȩdnych w Z 5, możemy powtarzać to samo jak wcześniej, tylko że liczby należ a do Z 5. Wiȩc, ostatecznie mamy, że 1. Reszta podzielenia f 1 przez f 2 to 2 2. Reszta podzielenia f 1 przez f 3 to 3X.