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本原多项式 分解列式正确方法

昨天做导数题,做了一阵子之后,需要解一个一元三次方程

,然后我就懵了,我初中因式分解没学好啊,这可咋解?

网课上,老师讲题的时候,解法是把二次项拆开。

即:

可是问题在于我不知道什么时候该拆;就算知道要拆,也不知道该拆哪一项、拆成多少啊?

于是只能换一个方法了。

于是想到了去年数学课讲过的一个奇怪的定理,不知其名:

次多项式(

),若该多项式有一有理零点

互素),则

证明:

如果

互素)是

的一个有理零点,则

为本原多项式,且在

中,

令其商

比较

的首项和常数项系数,即有

故得证[1]。

有了这个定理的支撑,就可以用一个奇怪的方法解决因式分解了。

第一步:试根

观察原方程

发现,

那么现在需要找一个有理数

满足

,代入

发现

,原方程成立。

其实如果数感比较好的话,不需要上面的定理,也能通过瞪眼法发现

时方程成立。

于是现在试出了

一根。

这意味着,原方程可以化为

的形式。

至于省略号内的内容怎么求,需要进一步运算。

第二步:进行多项式除法运算

这里就和小学学过的大整数竖式除法比较相似了。

小学大整数竖式除法是由高位向低位进行的,那么同理,这里需要对多项式进行降幂排列,并对缺项进行补零操作:

然后用

作为除式,原多项式作为被除式,进行竖式除法运算即可。

过程与小学大整数竖式除法类似。

首先把竖式部分的「头」写出来:

然后从高次幂到低次幂运算即可。

对于被除式第一项

,系数为

当中未知数的系数也为

,于是除出来的

的系数是

):

然后仿照小学知识,把

相乘,写到下一行,然后上下相减:

继续用新得到的

去除以

,显然除出来的

的系数是

):

然后再把

相乘,写到下一行,上下相减:

再用新得到的

去除以

,重复上面的步骤:

至此,余数为零,竖式除法运算结束。

那么原多项式的因式分解结果即为:

一眼就能看出,

尚未完全分解,遂继续分解为

那么:

至此,因式分解完毕,可以轻松解出

小结:

由于笔者本人数学水平较差,很多时候遇到需要因式分解的情形(尤其是三次式)并不能轻松地分解开,诸如拆项等方法不能做到灵活使用。

在高中阶段,一般遇到的因式分解都是整数,所以这种列竖式的方法大概还是比较简单通用的。

本原多项式

中文名本原多项式

外文名Primitive Polynomial

所属学科近世代数

类型多项式

高斯引理本原多项式的乘积还是本原多项式

性质本原多项式不等于零

概述一个n次不可约多项式,如果只能整除1+Z^2^n-1

而不能整除其它1-Z^L(L<2^n-1),则这种不可约多项式就称为本原多项式。

本原多项式的另外一种定义:系数取自GF(p)上,以GF(p^m)上的本原域元素为根的最小多项式。

因为本原多项式一定以n=p^m-1级元素为根,p^m≡1(modn),所以本原多项式的次数必然是m。

对于一个n次多项式,其本原多项式一般有若干个。下面将给出的一个算法,是求解在给定任意n值及一个本原多项式的情况下,其余本原多项式的求解方法。该算法的意义在于提供了同一n值情况下若干个可选的本原多项式,这样就允许在构造应用系统时有不同的选择方案。

已知一个n级本原多项式,求解其余的本原多项式按以下步骤进行。

(1)首先确定n级本原多项式的个数λ(n),λ(n)即是n级本原多项式的个数。

(2)求出小于2n-1且与2n-1互素的所有正整数,构成一个集合〔Si〕,并重新排序,使〔Si〕中元素从小到大排列。

(3)排除〔Si〕中不适合的数

排除〔Si〕中形如2j(j为正整数)

排除〔Si〕中所有同宗的数。即从〔Si〕中从后到前搜索,每取一个数即做2K×Si,直到大于2n-1,然后减去2n-1,用差值在〔Si〕中向前搜索,如果有相同的数则将Si排除,否则保留。再取Si-1按同样过程做一遍,直到S0。

本原多项式排除〔Si〕中有倍数关系的数。即从〔Si〕中从后到前搜索,每取一数即向前查询一遍,最后〔Si〕中剩下的数即为本原抽样数,其个数一定为λ(n)-1。

(4)根据已知的一个n级本原多项式,为其设置初始状态00001(n个),求出其M序列{Ai}(长度为2n-1)。

(5)依次从Si中取出本原抽样数,每取出一个抽样数Si,即可求出一个本原多项式:以Si对{Ai}进行抽样,就可产生长度为2n-1的另一M序列{Si},在{Si}中找到形如00001(n位)的序列段{Mi},并提取包括{Mi}为前n项的2n长度的序列:

Am+0,Am+1,,Am+n-1,

0 0 1

Am+n,Am+n+1,Am+2n-1

X X X

欲确定的Ci可用下列方程组确定;

C1=Am+n

C2=Am+n+1+C1Am+n

C3=Am+n+2+C1Am+n+1+C2Am+n

常用本原多项式下表为常用本原多项式:

Matlab中调用本原多项式的指令:

primpoly(m);

primpoly(m,'all');

primpoly(m,'all','nodisplay');

注意返回值是按照十进制表示的。

含义在不同的分支数学,本原多项式有不同的含义:

域论中,一个本原多项式是有限域CF(pm)有限扩张的本原元的最小多项式(域论)。

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