代数基本定理
代数的基本定理
在前面一篇文章中谈到代数的余数定理,即
如果多项式f (x)被(x – k)相除, 那么余数是 f (k).
即有f(x)=(x-k)q(x)+r,把x=k带入此式有:
f(k)=r ,这就是余数定理。如果没有余数,那么多项式就是整除的,那么就有根的概念。这就是与代数的基本定理有关。
根据余数定理,若余数为零,那么x-k就是多项式f(x)的一个根,因为f(x)=(x-k)q(x),这就是因式定理,即当且仅当(x-k)是f(x)的一个因式,那么k是多项式的f(x)=0的一个解。
例如多项式f(x)= − 6 − x + 30. 假如x=-2,带入f(x)中,即有f(-2)=0,根据余数定理和因式定理有f(x)=(x+2)q(x),随后将其因式分解(可用余数定理那篇文章的方法做除法)得f(x)= (x + 2)(x − 3)(x − 5), 这说明多项式f(x)= − 6 − x + 30有三个根。
对于实系数的一元多项式f (x) = ++ ... +x + ,其中系数a1,a2,…an全部是整数,它若有实根,那么这个根的形式为p/q, p是a0的因数,q是an的因数,
例如:f (x) = 2 − 4+ − 4. 其中a0=-4, a4=2,可能的 p/q=-4/2,4/2, 2/2, 2/1, 等等, 实际上x=2就是它的一个实根,因为
f (x)=(x-2)(2x3+x+2)
在复数域内,有下面定理。
代数基本定理:
任何复系数一元n次多项式 方程在复数域上至少有一根(n≥1),由此推出,n次复系数多项式方程在复数域内有且只有n个根(重根按重数计算).
根据代数基本定理有:
f (x) = a(x − c1)(x − c2)...(x − cn), 其中c1, c2, …..cn是复数。A是个实数。
由代数基本定理我们知道,多项式f(x)的最高阶数是n,那么f(x)=0就有n个复数解。这个解不一定是虚数,因为可能是实数,而实数是复数的子集,所以说n个复数解是包含实数的。现在我们知道+1=0可以有四个解, =1可有三个复数解。(虽然在实数范围只有一个解)。
如果多项式有虚根,一定是共轭的,即成对出现。
代数基本定理的证明有多种,有趣的是在很多数学分支中都有它的证明。