Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy

Hasonló dokumentumok
Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy ősz

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy ősz

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy

Diszkrét matematika 2.C szakirány

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy

Diszkrét matematika 2.C szakirány

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy ősz

Diszkrét matematika 2.

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy

DISZKRÉT MATEMATIKA 2 KIDOLGOZOTT TÉTELSOR 1. RÉSZ

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy ősz

1. A maradékos osztás

Polinomok (előadásvázlat, október 21.) Maróti Miklós

Polinomok (el adásvázlat, április 15.) Maróti Miklós

FFT. Második nekifutás. Czirbusz Sándor ELTE IK, Komputeralgebra Tanszék október 2.

Diszkrét matematika 2. estis képzés

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy ősz

1. A maradékos osztás

1. A polinom fogalma. Számolás formális kifejezésekkel. Feladat Oldjuk meg az x2 + x + 1 x + 1. = x egyenletet.

1. A Horner-elrendezés

1. Polinomfüggvények. Állítás Ha f, g C[x] és b C, akkor ( f + g) (b) = f (b) + g (b) és ( f g) (b) = f (b)g (b).

1. Polinomok számelmélete

Alapvető polinomalgoritmusok

0 ; a k ; :::) = ( 0: x = (0; 1; 0; 0; :::; 0; :::) = (0; 1)

1. Hatvány és többszörös gyűrűben

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy ősz

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy

1. Egész együtthatós polinomok

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy ősz

Diszkrét matematika 2. estis képzés

Klasszikus algebra előadás. Waldhauser Tamás április 28.

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy ősz

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy ősz

Diszkrét matematika 2 (C) vizsgaanyag, 2012 tavasz

Algebrai alapismeretek az Algebrai síkgörbék c. tárgyhoz. 1. Integritástartományok, oszthatóság

Diszkrét matematika 1. estis képzés. Komputeralgebra Tanszék ősz

Algoritmuselmélet gyakorlat (MMN111G)

Diszkrét matematika alapfogalmak

Diszkrét matematika 2.C szakirány

Polinomok A gyökök száma A gyökök és együtthatók összefüggése Szorzatra bontás, számelméleti kérdések A harmad- és negyedfokú egyenlet

Klasszikus algebra előadás. Waldhauser Tamás március 24.

Diszkrét matematika I.

Diszkrét matematika I.

1.1. Definíció. Azt mondjuk, hogy a oszója b-nek, vagy más szóval, b osztható a-val, ha létezik olyan x Z, hogy b = ax. Ennek jelölése a b.

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy ősz

1. Interpoláció. Egyértelműség Ha f és g ilyen polinomok, akkor n helyen megegyeznek, így a polinomok azonossági tétele miatt egyenlők.

Diszkrét matematika 2. estis képzés

Polinomosztás. Összeállította: Bogya Norbert. Diszkrét matematika I.gyakorlat

Diszkrét matematika 2. estis képzés

Diszkrét matematika 1. estis képzés

Alapfogalmak a Diszkrét matematika II. tárgyból

Tartalomjegyzék 1. Műveletek valós számokkal Függvények Elsőfokú egyenletek és egyenlőtlenségek

Gonda János POLINOMOK. Példák és megoldások

Diszkrét matematika 2.C szakirány

Diszkrét matematika 2. estis képzés

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy ősz

Analízis I. Vizsgatételsor

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy ősz

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy

Vizsgatematika Bevezetés a matematikába II tárgyhoz tavasz esti tagozat

LÁNG CSABÁNÉ POLINOMOK ALAPJAI. Példák és megoldások

Klasszikus algebra előadás. Waldhauser Tamás április 14.

Diszkrét matematika I.

1. Gráfok alapfogalmai

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy

Határozatlan integrál

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy ősz

Bevezetés az algebrába az egész számok

1. Komplex szám rendje

Diszkrét matematika 1. estis képzés

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy

Diszkrét matematika 2.C szakirány

Diszkrét matematika 2.C szakirány

A lineáris algebrában központi szerepet betöltı vektortér fogalmát értelmezzük most, s megvizsgáljuk e struktúra legfontosabb egyszerő tulajdonságait.

Diszkrét matematika II. feladatok

Kongruenciák. Waldhauser Tamás

KOVÁCS BÉLA, MATEMATIKA I.

Banach-algebrákban. Darvas Tamás Babeş-Bolyai Tudományegyetem Matematika-informatika szak, II. év május 10.

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy ősz

Matematika A1a Analízis

Diszkrét matematika 2.C szakirány

Relációk Függvények. A diákon megjelenő szövegek és képek csak a szerző (Kocsis Imre, DE MFK) engedélyével használhatók fel!

FELADATOK A BEVEZETŽ FEJEZETEK A MATEMATIKÁBA TÁRGY III. FÉLÉVÉHEZ. ÖSSZEÁLLÍTOTTA: LÁNG CSABÁNÉ ELTE IK Budapest

Diszkrét matematika 2. estis képzés

Komputeralgebra Rendszerek

KOVÁCS BÉLA, MATEMATIKA I.

Diszkrét Matematika 2 (C)

Diszkrét matematika 1.

Vektorterek. Wettl Ferenc február 17. Wettl Ferenc Vektorterek február / 27

LINEÁRIS ALGEBRA. Szerkeszt es alatt NAGY ATTILA


Dierenciálhatóság. Wettl Ferenc el adása alapján és

1. Mátrixösszeadás és skalárral szorzás

Szerkeszt es alatt LINEÁRIS ALGEBRA NAGY ATTILA EGYETEMI JEGYZET. Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem. Algebra Tanszék

Diszkrét matematika 2.

VEKTORTEREK I. VEKTORTÉR, ALTÉR, GENERÁTORRENDSZER október 15. Irodalom. További ajánlott feladatok

Az eddig leadott anyag Diszkrét matematika II tárgyhoz tavasz

RE 1. Relációk Függvények. A diákon megjelenő szövegek és képek csak a szerző (Kocsis Imre, DE MFK) engedélyével használhatók fel!

Gy ur uk aprilis 11.

Átírás:

Diszkrét matematika 3. estis képzés 2016. ősz 1. Diszkrét matematika 3. estis képzés 3. előadás Nagy Gábor nagygabr@gmail.com nagy@compalg.inf.elte.hu compalg.inf.elte.hu/ nagy Komputeralgebra Tanszék 2016. ősz

Polinomok Diszkrét matematika 3. estis képzés 2016. ősz 2. Alapfogalmak Definíció Legyen (R; +, ) gyűrű. A gyűrű elemeiből képzett f = (f 0, f 1, f 2,... ) (f j R) végtelen sorozatot R fölötti polinomnak nevezzük, ha csak véges sok eleme nem-nulla. Az R fölötti polinomok halmazát R[x]-szel jelöljük. R[x] elemein definiáljuk az összeadást és a szorzást. f = (f 0, f 1, f 2,... ), g = (g 0, g 1, g 2,... ) és h = (h 0, h 1, h 2,... ) esetén f + g = (f 0 + g 0, f 1 + g 1, f 2 + g 2,... ) és f g = h, ahol h k = i+j=k f i g j = k f i g k i = i=0 k f k j g j. j=0 Megjegyzés Könnyen látható, hogy polinomok összege és szorzata is polinom.

Polinomok Diszkrét matematika 3. estis képzés 2016. ősz 3. Alapfogalmak Álĺıtás (NB) Ha (R; +, ) gyűrű, akkor (R[x]; +, ) is gyűrű, és R fölötti polinomgyűrűnek nevezzük. Megjegyzés Gyakran az (R; +, ) gyűrűre szimplán R-ként, az (R[x]; +, ) gyűrűre R[x]-ként hivatkozunk. Álĺıtás Ha az R gyűrű kommutatív, akkor R[x] is kommutatív. Bizonyítás (f g) k = f 0 g k + f 1 g k 1 +... + f k 1 g 1 + f k g 0 = = g k f 0 + g k 1 f 1 +... + g 1 f k 1 + g 0 f k = = g 0 f k + g 1 f k 1 +... + g k 1 f 1 + g k f 0 = (g f ) k

Polinomok Diszkrét matematika 3. estis képzés 2016. ősz 4. Alapfogalmak Álĺıtás 1 R egységelem esetén e = (1, 0, 0...) egységeleme lesz R[x]-nek. Bizonyítás (f e) k = k k 1 f j e k j = f j e k j + f k e 0 = f k j=0 j=0 Álĺıtás Ha az R gyűrű nullosztómentes, akkor R[x] is nullosztómentes. Bizonyítás Legyen m, illetve n a legkisebb olyan index, amire f n 0, illetve g m 0. n+m n 1 (f g) n+m = f j g n+m j = f j g n+m j + f ng m + j=0 j=0 n+m j=n+1 f j g n+m j = f ng m 0

Polinomok Diszkrét matematika 3. estis képzés 2016. ősz 5. Alapfogalmak Jelölés Az f = (f 0, f 1, f 2,..., f n, 0, 0,... ), f n 0 polinomot f (x) = f 0 + f 1 x + f 2 x 2 + + f n x n, f n 0 alakba írjuk. Definíció Az előző pontban szereplő polinom esetén f i -t az i-ed fokú tag együtthatójának nevezzük, f 0 a polinom konstans tagja, f n a főegyütthatója, f n x n a főtagja, n pedig a foka. f fokának jelölésére deg(f ) használatos.

Polinomok Diszkrét matematika 3. estis képzés 2016. ősz 6. Alapfogalmak Megjegyzés A főegyüttható tehát a legnagyobb indexű nem-nulla együttható, a fok pedig ennek indexe. A 0 = (0, 0,... ) nullpolinomnak nincs legnagyobb indexű nem-nulla együtthatója, így a fokát külön definiáljuk, mégpedig deg(0) =. Definíció A konstans polinomok a legfeljebb nulladfokú polinomok, a lineáris polinomok pedig a legfeljebb elsőfokú polinomok. Az f i x i alakba írható polinomok a monomok. Ha f R[x] polinom főegyütthatója R egységeleme, akkor f -et főpolinomnak nevezzük. Példa x 3 + 1 Z[x] 2 3 Q[x] πx + (i + 2) C[x]

Polinomok Diszkrét matematika 3. estis képzés 2016. ősz 7. Alapfogalmak Álĺıtás Legyen f, g R[x], deg(f ) = n és deg(g) = k. Ekkor: deg(f + g) max(n, k); deg(f g) n + k. Bizonyítás Legyen h = f + g. Ekkor j > max(n, k) esetén h j = 0 + 0 = 0. Legyen h = f g. Ekkor j > n + k esetén h j = j f i g j i = i=0 n f i g j i + i=0 j f i g j i = 0. i=n+1

Polinomok Diszkrét matematika 3. estis képzés 2016. ősz 8. Alapfogalmak Megjegyzés Nullosztómentes gyűrű esetén egyenlőség teljesül a 2. egyenlőtlenségben, hiszen n+k n 1 h n+k = f i g n+k i = f i g n+k i + f n g k + i=0 i=0 n+k i=n+1 f i g n+k i = f n g k 0.

Polinomok Diszkrét matematika 3. estis képzés 2016. ősz 9. Alapfogalmak Definíció Az f (x) = f 0 + f 1 x + f 2 x 2 + + f n x n R[x] polinom r R helyen felvett helyettesítési értékén az f (r) = f 0 + f 1 r + f 2 r 2 + + f n r n R elemet értjük. f (r) = 0 esetén r-et a polinom gyökének nevezzük. Az ˆf : r f (r) leképezés az f polinomhoz tartozó polinomfüggvény. Megjegyzés Ha R véges, akkor csak véges sok R R függvény van, míg végtelen sok R[x]-beli polinom, így vannak olyan polinomok, amikhez ugyanaz a polinomfüggvény tartozik, például x, x 2 Z 2 [x]. Példa f (x) = x 2 + x 2 Z[x]-nek a 2 helyen felvett helyettesítési értéke ( 2) 2 + ( 2) 2 = 0, ezért 2 gyöke f -nek.

Polinomok Diszkrét matematika 3. estis képzés 2016. ősz 10. A maradékos osztás tétele és következményei Tétel (polinomok maradékos osztása) Legyen R egységelemes integritási tartomány, f, g R[x], és tegyük fel, hogy g főegyütthatója egység R-ben. Ekkor egyértelműen léteznek olyan q, r R[x] polinomok, melyekre f = qg + r, ahol deg(r) < deg(g). Bizonyítás Létezés: f foka szerinti TI: ha deg(f ) < deg(g), akkor q = 0 és r = f esetén megfelelő előálĺıtást kapunk. Legyen f főegyütthatója f n, g főegyütthatója g k. n k esetén legyen f (x) = f (x) f n g 1 k g(x)x n k. deg(f ) < deg(f ) (Miért?) miatt f -ra használhatjuk az indukciós feltevést, vagyis léteznek q, r R[x] polinomok, amikre f = q g + r. f (x) = f (x) + f n g 1 k g(x)x n k = q (x)g(x) + r (x) + f n g 1 k g(x)x n k = = (q (x) + f n g 1 k x n k )g(x) + r (x), így q(x) = q (x) + f n g 1 k x n k és r(x) = r (x) jó választás.

Polinomok Diszkrét matematika 3. estis képzés 2016. ősz 11. A maradékos osztás tétele és következményei Bizonyítás folyt. Egyértelműség: Tekintsük f két megfelelő előálĺıtását: f = qg + r = q g + r, amiből: g(q q ) = r r. Ha a bal oldal nem 0, akkor a foka legalább k, de a jobb oldal foka legfeljebb k 1, tehát 0 = g(q q ) = r r, és így q = q és r = r. Definíció Ha c R az f R[x] polinom gyöke, akkor (x c) R[x] a c-hez tartozó gyöktényező.

Polinomok Diszkrét matematika 3. estis képzés 2016. ősz 12. A maradékos osztás tétele és következményei Következmény (gyöktényező leválasztása) Ha 0 f R[x], és c R gyöke f -nek, akkor létezik olyan q R[x], amire f (x) = (x c)q(x). Bizonyítás Osszuk el maradékosan f -et (x c)-vel (Miért lehet?): f (x) = q(x)(x c) + r(x). Mivel deg(r(x)) < deg(x c) = 1, ezért r konstans polinom. Helyettesítsünk be c-t, így azt kapjuk, hogy 0 = f (c) = q(c)(c c) + r(c) = r(c), amiből r = 0.

Polinomok Diszkrét matematika 3. estis képzés 2016. ősz 13. A maradékos osztás tétele és következményei Következmény Az f 0 polinomnak legfeljebb deg(f ) gyöke van. Bizonyítás f foka szerinti TI: deg(f ) = 0-ra igaz az álĺıtás (Miért?). Ha deg(f ) > 0, és f (c) = 0, akkor f (x) = (x c)g(x) (Miért?), ahol deg(g) + 1 = deg(f ) (Miért?). Ha d gyöke f -nek, akkor d c = 0, amiből d = c, vagy d gyöke g-nek (Miért?). Innen következik az álĺıtás.

Polinomok Diszkrét matematika 3. estis képzés 2016. ősz 14. A maradékos osztás tétele és következményei Következmény Ha két, legfeljebb n-ed fokú polinomnak n + 1 különböző helyen ugyanaz a helyettesítési értéke, akkor egyenlőek. Bizonyítás A két polinom különbsége legfeljebb n-ed fokú, és n + 1 gyöke van (Miért?), ezért nullpolinom (Miért?), vagyis a polinomok egyenlőek. Következmény Ha R végtelen, akkor két különböző R[x]-beli polinomhoz nem tartozik ugyanaz a polinomfüggvény. Bizonyítás Ellenkező esetben a polinomok különbségének végtelen sok gyöke lenne (Miért?).

Polinomok Diszkrét matematika 3. estis képzés 2016. ősz 15. Horner-elrendezés Legyen f (x) = f n x n + f n 1 x n 1 +... + f 1 x + f 0, ahol f n 0. Ekkor átrendezéssel a következő alakot kapjuk: f (x) = ( ((f n x + f n 1 ) x + f n 2 ) x +... + f 1 ) x + f 0, és így f (c) = (... ((f n c + f n 1 ) c + f n 2 ) c +... + f 1 ) c + f 0. Vagyis f (c) kiszámítható n db szorzás és n db összeadás segítségével. f n f n 1 f n 2... f 0 c c 1 = f n c 2 = c 1c + f n 1... c n = c n 1c + f 1 f (c) = c nc + f 0 Általánosan: c k = c k 1 c + f n k+1, ha 1 < k n.

Polinomok Diszkrét matematika 3. estis képzés 2016. ősz 15. Horner-elrendezés Legyen f (x) = f n x n + f n 1 x n 1 +... + f 1 x + f 0, ahol f n 0. Ekkor átrendezéssel a következő alakot kapjuk: f (x) = ( ((f n x + f n 1 ) x + f n 2 ) x +... + f 1 ) x + f 0, és így f (c) = (... ((f n c + f n 1 ) c + f n 2 ) c +... + f 1 ) c + f 0. Vagyis f (c) kiszámítható n db szorzás és n db összeadás segítségével. f n f n 1 f n 2... f 0 c c 1 = f n c 2 = c 1c + f n 1... c n = c n 1c + f 1 f (c) = c nc + f 0 Általánosan: c k = c k 1 c + f n k+1, ha 1 < k n. Példa Határozzuk meg az f (x) = x 4 3x 3 + x + 6 polinom 2 helyen vett helyettesítési értékét! 1-3 0 1 6

Polinomok Diszkrét matematika 3. estis képzés 2016. ősz 15. Horner-elrendezés Legyen f (x) = f n x n + f n 1 x n 1 +... + f 1 x + f 0, ahol f n 0. Ekkor átrendezéssel a következő alakot kapjuk: f (x) = ( ((f n x + f n 1 ) x + f n 2 ) x +... + f 1 ) x + f 0, és így f (c) = (... ((f n c + f n 1 ) c + f n 2 ) c +... + f 1 ) c + f 0. Vagyis f (c) kiszámítható n db szorzás és n db összeadás segítségével. f n f n 1 f n 2... f 0 c c 1 = f n c 2 = c 1c + f n 1... c n = c n 1c + f 1 f (c) = c nc + f 0 Általánosan: c k = c k 1 c + f n k+1, ha 1 < k n. Példa Határozzuk meg az f (x) = x 4 3x 3 + x + 6 polinom 2 helyen vett helyettesítési értékét! 1-3 0 1 6-2

Polinomok Diszkrét matematika 3. estis képzés 2016. ősz 15. Horner-elrendezés Legyen f (x) = f n x n + f n 1 x n 1 +... + f 1 x + f 0, ahol f n 0. Ekkor átrendezéssel a következő alakot kapjuk: f (x) = ( ((f n x + f n 1 ) x + f n 2 ) x +... + f 1 ) x + f 0, és így f (c) = (... ((f n c + f n 1 ) c + f n 2 ) c +... + f 1 ) c + f 0. Vagyis f (c) kiszámítható n db szorzás és n db összeadás segítségével. f n f n 1 f n 2... f 0 c c 1 = f n c 2 = c 1c + f n 1... c n = c n 1c + f 1 f (c) = c nc + f 0 Általánosan: c k = c k 1 c + f n k+1, ha 1 < k n. Példa Határozzuk meg az f (x) = x 4 3x 3 + x + 6 polinom 2 helyen vett helyettesítési értékét! 1-3 0 1 6-2 1

Polinomok Diszkrét matematika 3. estis képzés 2016. ősz 15. Horner-elrendezés Legyen f (x) = f n x n + f n 1 x n 1 +... + f 1 x + f 0, ahol f n 0. Ekkor átrendezéssel a következő alakot kapjuk: f (x) = ( ((f n x + f n 1 ) x + f n 2 ) x +... + f 1 ) x + f 0, és így f (c) = (... ((f n c + f n 1 ) c + f n 2 ) c +... + f 1 ) c + f 0. Vagyis f (c) kiszámítható n db szorzás és n db összeadás segítségével. f n f n 1 f n 2... f 0 c c 1 = f n c 2 = c 1c + f n 1... c n = c n 1c + f 1 f (c) = c nc + f 0 Általánosan: c k = c k 1 c + f n k+1, ha 1 < k n. Példa Határozzuk meg az f (x) = x 4 3x 3 + x + 6 polinom 2 helyen vett helyettesítési értékét! 1-3 0 1 6-2 1-5

Polinomok Diszkrét matematika 3. estis képzés 2016. ősz 15. Horner-elrendezés Legyen f (x) = f n x n + f n 1 x n 1 +... + f 1 x + f 0, ahol f n 0. Ekkor átrendezéssel a következő alakot kapjuk: f (x) = ( ((f n x + f n 1 ) x + f n 2 ) x +... + f 1 ) x + f 0, és így f (c) = (... ((f n c + f n 1 ) c + f n 2 ) c +... + f 1 ) c + f 0. Vagyis f (c) kiszámítható n db szorzás és n db összeadás segítségével. f n f n 1 f n 2... f 0 c c 1 = f n c 2 = c 1c + f n 1... c n = c n 1c + f 1 f (c) = c nc + f 0 Általánosan: c k = c k 1 c + f n k+1, ha 1 < k n. Példa Határozzuk meg az f (x) = x 4 3x 3 + x + 6 polinom 2 helyen vett helyettesítési értékét! 1-3 0 1 6-2 1-5 10

Polinomok Diszkrét matematika 3. estis képzés 2016. ősz 15. Horner-elrendezés Legyen f (x) = f n x n + f n 1 x n 1 +... + f 1 x + f 0, ahol f n 0. Ekkor átrendezéssel a következő alakot kapjuk: f (x) = ( ((f n x + f n 1 ) x + f n 2 ) x +... + f 1 ) x + f 0, és így f (c) = (... ((f n c + f n 1 ) c + f n 2 ) c +... + f 1 ) c + f 0. Vagyis f (c) kiszámítható n db szorzás és n db összeadás segítségével. f n f n 1 f n 2... f 0 c c 1 = f n c 2 = c 1c + f n 1... c n = c n 1c + f 1 f (c) = c nc + f 0 Általánosan: c k = c k 1 c + f n k+1, ha 1 < k n. Példa Határozzuk meg az f (x) = x 4 3x 3 + x + 6 polinom 2 helyen vett helyettesítési értékét! 1-3 0 1 6-2 1-5 10-19

Polinomok Diszkrét matematika 3. estis képzés 2016. ősz 15. Horner-elrendezés Legyen f (x) = f n x n + f n 1 x n 1 +... + f 1 x + f 0, ahol f n 0. Ekkor átrendezéssel a következő alakot kapjuk: f (x) = ( ((f n x + f n 1 ) x + f n 2 ) x +... + f 1 ) x + f 0, és így f (c) = (... ((f n c + f n 1 ) c + f n 2 ) c +... + f 1 ) c + f 0. Vagyis f (c) kiszámítható n db szorzás és n db összeadás segítségével. f n f n 1 f n 2... f 0 c c 1 = f n c 2 = c 1c + f n 1... c n = c n 1c + f 1 f (c) = c nc + f 0 Általánosan: c k = c k 1 c + f n k+1, ha 1 < k n. Példa Határozzuk meg az f (x) = x 4 3x 3 + x + 6 polinom 2 helyen vett helyettesítési értékét! 1-3 0 1 6-2 1-5 10-19 44

Polinomok Diszkrét matematika 3. estis képzés 2016. ősz 16. Bővített euklideszi algoritmus Definíció Azt mondjuk, hogy f, g R[x] polinomok esetén f osztója g-nek (g többszöröse f -nek), ha létezik h R[x], amire g = f h. Definíció Az f, g R[x] polinomok kitüntetett közös osztója (legnagyobb közös osztója) az a d R[x] polinom, amelyre d f, d g, és tetszőleges c R[x] esetén (c f c g) c d. Test fölötti polinomgyűrűben tetszőleges nem-nulla polinommal tudunk maradékosan osztani, ezért működik a bővített euklideszi-algoritmus. Ez f, g R[x] esetén (R test) meghatározza f és g kitüntetett közös osztóját, a d R[x] polinomot, továbbá u, v R[x] polinomokat, amelyekre d = u f + v g.

Polinomok Diszkrét matematika 3. estis képzés 2016. ősz 17. Bővített euklideszi algoritmus Algoritmus Legyen R test, f, g R[x]. Ha g = 0, akkor (f, g) = f = 1 f + 0 g, különben végezzük el a következő maradékos osztásokat: f = q 1 g + r 1 ; g = q 2 r 1 + r 2 ; r 1 = q 3 r 2 + r 3 ;. r n 2 = q n r n 1 + r n ; r n 1 = q n+1 r n. Ekkor d = r n jó lesz kitüntetett közös osztónak. Az u 1 = 1, u 0 = 0, v 1 = 0, v 0 = 1 kezdőértékekkel, továbbá az u k = u k 2 q k u k 1 és v k = v k 2 q k v k 1 rekurziókkal megkapható u = u n és v = v n polinomok olyanok, amelyekre teljesül d = u f + v g.

Polinomok Diszkrét matematika 3. estis képzés 2016. ősz 18. Polinomok algebrai deriváltja Definíció Legyen R gyűrű. Az f (x) = f n x n + f n 1 x n 1 +... + f 2 x 2 + f 1 x + f 0 R[x] (f n 0) polinom algebrai deriváltja az f (x) = nf n x n 1 + (n 1)f n 1 x n 2 +... + 2f 2 x + f 1 R[x] polinom. Megjegyzés Itt kf k = f k + f k +... + f }{{ k. } k db Álĺıtás Legyen R gyűrű, a, b R és n N +. Ekkor (na)b = n(ab) = a(nb). Bizonyítás (a + a +... + a)b = (ab + ab +... + ab) = a(b + b +... + b) }{{}}{{}}{{} n db n db n db

Polinomok Diszkrét matematika 3. estis képzés 2016. ősz 19. Polinomok algebrai deriváltja Álĺıtás Ha R egységelemes integritási tartomány, akkor az f f algebrai deriválás rendelkezik a következő tulajdonságokkal: 1 konstans polinom deriváltja a nullpolinom; 2 az x polinom deriváltja az egységelem; 3 (f + g) = f + g, ha f, g R[x] (additivitás); 4 (fg) = f g + fg, ha f, g R[x] (szorzat differenciálási szabálya). Megjegyzés Megfordítva, ha egy R egységelemes integritási tartomány esetén egy f f, R[x]-et önmagába képező leképzés rendelkezik az előző 4 tulajdonsággal, akkor az az algebrai deriválás.

Polinomok Diszkrét matematika 3. estis képzés 2016. ősz 20. Polinomok algebrai deriváltja Álĺıtás Ha R egységelemes integritási tartomány, c R és n N +, akkor ((x c) n ) = n(x c) n 1. Bizonyítás n szerinti TI: n = 1 esetén (x c) = 1 = 1 (x c) 0. Tfh. n = k-ra teljesül az álĺıtás, vagyis ((x c) k ) = k(x c) k 1. Ekkor ((x c) k+1 ) = ((x c) k (x c)) = ((x c) k ) (x c)+(x c) k (x c) = = k(x c) k 1 (x c) + (x c) k 1 = (x c) k (k + 1). Ezzel az álĺıtást beláttuk. Álĺıtás (NB) Ha R integritási tartomány, char(r) = p, és 0 r R, akkor n r = 0 p n.

Polinomok Diszkrét matematika 3. estis képzés 2016. ősz 21. Polinomok algebrai deriváltja Definíció Legyen R egységelemes integritási tartomány, 0 f R[x] és n N +. Azt mondjuk, hogy c R az f egy n-szeres gyöke, ha (x c) n f, de (x c) n+1 f. Megjegyzés A definíció azzal ekvivalens, hogy f (x) = (x c) n g(x), ahol c nem gyöke g-nek. (Miért?) Tétel Legyen R egységelemes integritási tartomány, f R[x], n N + és c R az f egy n-szeres gyöke. Ekkor c az f -nek legalább (n 1)-szeres gyöke, és ha char(r) n, akkor pontosan (n 1)-szeres gyöke.

Polinomok Diszkrét matematika 3. estis képzés 2016. ősz 22. Polinomok algebrai deriváltja Bizonyítás Ha f (x) = (x c) n g(x), ahol c nem gyöke g-nek, akkor f (x) = ((x c) n ) g(x) + (x c) n g (x) = = n(x c) n 1 g(x) + (x c) n g (x) = (x c) n 1 (ng(x) + (x c)g (x)). Tehát c tényleg legalább (n 1)-szeres gyöke f -nek, és akkor lesz (n 1)-szeres gyöke, ha c nem gyöke ng(x) + (x c)g (x)-nek, vagyis 0 ng(c) + (c c)g (c) = ng(c) + 0 g (c) = ng(c). Ez pedig teljesül, ha char(r) n. Példa Legyen f (x) = x 4 x Z 3 [x]. Ekkor 1 3-szoros gyöke f -nek, mert f (x) = x(x 3 1) Z 3 = x(x 3 3x 2 + 3x 1) = x(x 1) 3. f (x) = 4x 3 1 Z 3 = x 3 3x 2 + 3x 1 = (x 1) 3, tehát 1 3-szoros gyöke f -nek is.