..
§¹i Häc Th¸i Nguyªn
Trêng §¹i Häc Khoa Häc
NguyÔn H÷u Thanh
øng dùng sè phøc
trong viÖc nghiªn cøu to¸n s¬ cÊp
Chuyªn ngµnh :
Ph¬ng Ph¸p To¸n S¬ CÊp
M· sè: 60.46.40
LuËn V¨n Th¹c SÜ To¸n Häc
Ngêi híng dÉn khoa häc: PGS.TS. §µm V¨n NhØ
Th¸i Nguyªn - 2011
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
http://www.lrc-tnu.edu.vn
C«ng tr×nh ®îc hoµn thµnh t¹i
Trêng §¹i Häc Khoa Häc - §¹i Häc Th¸i Nguyªn
Ph¶n biÖn 1: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
............................................................................
Ph¶n biÖn 2: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
............................................................................
LuËn v¨n sÏ ®îc b¶o vÖ tríc héi ®ång chÊm luËn v¨n häp t¹i:
Trêng §¹i Häc Khoa Häc - §¹i Häc Th¸i Nguyªn
Ngµy 22 th¸ng 11 n¨m 2011
Cã thÓ t×m hiÓu t¹i
Th ViÖn §¹i Häc Th¸i Nguyªn
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
http://www.lrc-tnu.edu.vn
Môc lôc
1
Sè phøc
4
1.1 Kh¸i niÖm sè phøc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4
1.2 TÝnh ®ãng ®¹i sè cña trêng
8
C . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.3 Gi¶i ph¬ng tr×nh ®a thøc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2
VËn dông sè phøc trong §¹i sè, Sè häc vµ Lîng gi¸c
15
2.1 Ph©n tÝch ®a thøc thµnh tÝch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.2 TÝnh chia hÕt cña mét vµi ®a thøc ®Æc biÖt
2.3 ChuyÓn bµi to¸n trªn
Z thµnh bµi to¸n trªn C . . . . . . . . . . 26
2.4 Sö dông sè phøc trong Lîng gi¸c
3
. . . . . . . . . . . 21
. . . . . . . . . . . . . . . 38
VËn dông sè phøc trong H×nh häc
46
3.1 Sö dông sè phøc cho phÐp quay . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
3.2 §êng th¼ng trong mÆt ph¼ng phøc. . . . . . . . . . . . . . . . 52
1
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
http://www.lrc-tnu.edu.vn
Më ®Çu
Do trêng sè phøc
C lµ mét trêng ®ãng ®¹i sè, §Þnh lý cña d'AlembertGauss, nªn mäi ®a thøc bËc d¬ng trong C[x] ®Òu cã nghiÖm. Sö dông kÕt
qu¶ nµy mµ khi gi¶i nh÷ng bµi to¸n liªn quan ®Õn mét ®a thøc thuéc R[x],
kh«ng tÝnh ®îc nghiÖm trong R, ngêi ta thêng xÐt nh÷ng bµi to¸n ®ã trªn
C. VÒ mÆt h×nh häc, ta cã thÓ coi mçi sè phøc nh mét vÐct¬ ®Ó viÖc biÓu
diÔn mét sè yÕu tè sÏ ®¬n gi¶n ®i. H¬n n÷a, viÖc sö dông sè phøc trong Sè
häc, §¹i sè, H×nh häc vµ Lîng gi¸c ®· tá ra cã rÊt nhiÒu thuËn lîi vµ trong
ch¬ng tr×nh to¸n phæ th«ng cÊp THPT ®· ®a phÇn sè phøc vµo ch¬ng
tr×nh To¸n líp 12. ChÝnh v× nh÷ng lý do nh vËy mµ luËn v¨n nµy tËp trung
tr×nh bµy nh÷ng kÕt qu¶ c¬ b¶n vÒ sè phøc liªn quan ®Õn To¸n s¬ cÊp.
LuËn v¨n gåm ba ch¬ng:
Ch¬ng 1
: Tr×nh bµy nh÷ng kh¸i niÖm vµ tÝnh chÊt c¬ b¶n cña sè phøc.
KÕt qu¶ chÝnh ë ®©y lµ viÖc chøng minh l¹i cho
Ch¬ng 2:
§Þnh lý c¬ b¶n cña §¹i sè.
Giíi thiÖu viÖc vËn dông sè phøc trong §¹i sè, Sè häc vµ
Lîng gi¸c. Trong ch¬ng nµy chóng t«i giíi thiÖu 4 vËn dông cña sè phøc:
VËn dông ®Ó ph©n tÝch ®a thøc thµnh tÝch c¸c nh©n tö bÊt kh¶ qui; VËn dông
vµo tÝnh chia hÕt cña mét vµi ®a thøc ®Æc biÖt; VËn dông trong viÖc chuyÓn
bµi to¸n trªn
Z thµnh bµi to¸n trªn C; VËn dông trong lîng gi¸c .
Ch¬ng 3:
Tr×nh bµy viÖc vËn dông sè phøc ®Ó biÓu diÔn phÐp quay vµ
ph¬ng tr×nh ®êng th¼ng trong ®ã chøng minh l¹i mét sè bµi to¸n h×nh häc
nh : §Þnh lý Menelaus, §Þnh lý CÐva, ®êng th¼ng Simpson,... .
LuËn v¨n ®îc hoµn thµnh díi sù híng dÉn vµ chØ b¶o tËn t×nh cña
PGS.TS §µm V¨n NhØ - §¹i häc S Ph¹m Hµ Néi. ThÇy ®· dµnh nhiÒu thêi
gian híng dÉn vµ gi¶i ®¸p c¸c th¾c m¾c cña t¸c gi¶ trong suèt qu¸ tr×nh lµm
luËn v¨n. T¸c gi¶ xin bµy tá lßng biÕt ¬n s©u s¾c ®Õn ThÇy.
T¸c gi¶ xin göi tíi c¸c thÇy (c«) khoa To¸n, phßng §µo t¹o Trêng §¹i
Häc Khoa Häc - §¹i Häc Th¸i Nguyªn, cïng c¸c thÇy c« tham gia gi¶ng
d¹y khãa Cao häc 2009-2011 lêi c¶m ¬n s©u s¾c vÒ c«ng lao d¹y dç trong
2
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
http://www.lrc-tnu.edu.vn
3
thêi gian qua. §ång thêi xin göi lêi c¶m ¬n tËp thÓ líp Cao häc To¸n K3B
Trêng §¹i Häc Khoa Häc ®· ®éng viªn gióp ®ì t¸c gi¶ trong qu¸ tr×nh häc
tËp vµ lµm luËn v¨n nµy.
T¸c gi¶ xin c¶m ¬n tíi Së Néi Vô, Së Gi¸o dôc vµ ®µo t¹o B¾c Ninh, Ban
gi¸m hiÖu vµ tæ To¸n trêng THPT ThuËn Thµnh sè 1 ®· t¹o ®iÒu kiÖn gióp
®ì ®Ó t¸c gi¶ hoµn thµnh khãa häc nµy.
Tuy nhiªn, do sù hiÓu biÕt cña b¶n th©n vµ khu«n khæ thêi gian, ch¾c ch¾n
r»ng trong qu¸ tr×nh nghiªn cøu kh«ng tr¸nh khái nh÷ng thiÕu sãt, t¸c gi¶ rÊt
mong nhËn ®îc sù chØ b¶o vµ ®ãng gãp ý kiÕn cña quÝ thÇy (c«) vµ ®éc gi¶
quan t©m tíi luËn v¨n nµy.
T¸c gi¶
NguyÔn H÷u Thanh
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
http://www.lrc-tnu.edu.vn
Ch¬ng 1
Sè phøc
Ch¬ng nµy tr×nh bµy nh÷ng kh¸i niÖm vµ tÝnh chÊt c¬ b¶n vÒ sè phøc. §Æc
biÖt lµ viÖc chøng minh l¹i ®Þnh lý c¬ b¶n cña ®¹i sè. Ch¬ng nµy tham kh¶o
c¸c tµi liÖu [2],[3],[5].
1.1
Kh¸i niÖm sè phøc
Mét vµi kh¸i niÖm c¬ b¶n
XÐt TÝch Descartes
T = R × R = {(a, b)|a, b ∈ R} vµ ®Þnh nghÜa phÐp to¸n:
(a, b) = (c, d) khi vµ chØ khi a = c, b = d
(a, b) + (c, d) = (a + c, b + d)
(a, b) . (c, d) = (ac − bd, ad + bc)
§Ó ®¬n gi¶n, viÕt
(i) Víi
(ii)
(iii)
(a, b).(c, d) qua (a, b)(c, d). Tõ ®Þnh nghÜa cña phÐp nh©n:
i = (0, 1) ∈ T cã i2 = i.i = (0, 1)(0, 1) = (−1, 0)
(a, b)(1, 0) = (1, 0)(a, b) = (a, b)
(a, b) = (a, 0) + (0, b) = (a, 0) + (b, 0)(0, 1), ∀ (a, b) ∈ T.
Ánh x¹ φ : R → T, a 7→ (a, 0), lµ mét ®¬n ¸nh vµ
φ(a + a ) = φ(a) + φ(a0 ), φ(aa0 ) = φ(a)φ(a0 ) víi mäi a, a0 ∈ R.
Bæ ®Ò 1.1.1.
tháa m·n
0
§ång nhÊt
(a, 0) ∈ T víi a ∈ R. Khi ®ã cã thÓ viÕt (a, b) = (a, 0) +
(b, 0)(0, 1) = a + bi víi i2 = (−1, 0) = −1.
4
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
http://www.lrc-tnu.edu.vn
5
Ký hiÖu
C lµ tËp T cïng c¸c phÐp to¸n ®· nªu ra ë trªn. Nh vËy C =
{a + bi|a, b ∈ R, i2 = −1} vµ ta cã
a + bi = c + di khi vµ chØ khi a = c, b = d
a + bi + c + di = a + c + (b + d)i
(a + bi)(c + di) = ac − bd + (ad + bc)i.
Mçi phÇn tö
z = a + bi ∈ C ®îc gäi lµ mét sè phøc víi phÇn thùc a,
ký hiÖu Re z, vµ phÇn ¶o b, ký hiÖu Im z; cßn i ®îc gäi lµ ®¬n vÞ ¶o. Sè
phøc a − bi ®îc gäi lµ sè phøc liªn hîp cña z = a + bi vµ ®îc ký hiÖu qua
2
2
z = a + bi. DÔ
√ dµng kiÓm tra zz = (a + bi)(a −0 bi) = a + b , z0 1 z2 = z1 z2
vµ gäi |z| = zz lµ m«®un cña z. Sè ®èi cña z = c + di lµ −z = −c − di
vµ hiÖu z − z 0 = (a + bi) − (c + di) = a − c + (b − d)i.
XÐt mÆt ph¼ng täa ®é (Oxy). Mçi sè phøc z = a + bi ta cho t¬ng øng
víi ®iÓm M (a; b). T¬ng øng nµy lµ mét song ¸nh C → R×R, z = a+bi 7→
M (a; b). Khi ®ång nhÊt C víi (Oxy) qua viÖc ®ång nhÊt z víi M, th× mÆt
ph¼ng täa ®é víi biÓu diÔn sè phøc nh thÕ ®îc gäi lµ mÆt ph¼ng phøc hay
mÆt ph¼ng Gauss
MÖnh ®Ò 1.1.2.
®Ó ghi c«ng C. F. Gauss-ngêi ®Çu tiªn ®a ra biÓu diÔn.
TËp
C lµ mét trêng chøa trêng R nh mét trêng con.
C lµ mét vµnh giao ho¸n víi ®¬n vÞ 1. Gi¶
sö z = a + bi(6= 0. Khi ®ã a + b2 > 0. Gi¶ sö z 0 = x + yi ∈ C tháa m·n
ax − by = 1
a
b
zz 0 = 1 hay
Gi¶i hÖ ®îc x = 2
,y = − 2
.
2
a +b
a + b2
bx + ay = 0.
a
b
VËy z 0 = 2
−
i lµ nghÞch ®¶o cña z. Tãm l¹i C lµ mét trêng.
a + b2 a2 + b2
V× ®ång nhÊt a ∈ R víi a + 0i ∈ C nªn cã thÓ coi R lµ trêng con cña C.
Chøng minh:
DÔ dµng kiÓm tra
2
Chó ý r»ng, nghÞch ®¶o cña
§Þnh nghÜa 1.1.3.
z 6= 0 lµ z
Cho sè phøc
−1
z0
z0z
z
0 −1
= 2 vµ = z z = 2 .
|z|
z
|z|
z 6= 0. Gi¶ sö M lµ ®iÓm trong mÆt ph¼ng
phøc biÓu diÔn sè phøc
z. Sè ®o (ra®ian) cña mçi gãc lîng gi¸c tia ®Çu
Ox vµ tia cuèi OM ®îc gäi lµ mét argument cña z vµ ®îc ký hiÖu qua
arg(z). Gãc ∠xOM ®îc gäi lµ Argument cña z vµ ®îc ký hiÖu bëi Arg z.
Argument cña sè phøc 0 lµ kh«ng ®Þnh nghÜa.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
http://www.lrc-tnu.edu.vn
6
Chó ý r»ng, nÕu
α lµ mét argument cña z th× mäi argument cña z ®Òu cã
d¹ng α + k.2π víi k ∈ Z. Víi z 6= 0, ký hiÖu α + k.2π lµ Argument cña z.
√
Ký hiÖu r = zz. Khi ®ã sè phøc z = a + bi cã a = r cos α, b = r sin α.
VËy khi z 6= 0 th× cã thÓ biÓu diÔn z = r cos α + i sin α vµ biÓu diÔn nµy
®îc gäi lµ d¹ng lîng gi¸c cña z.
MÖnh ®Ò 1.1.4. NÕu z1 = r1 cos α1 + i sin α1 , z2 = r2 cos α2 + i sin α2
víi r1 , r2 > 0 th×
z1
|z1 |
|=
.
z2
|z2 |
(ii) z1 z2 = r1 r2 cos α1 + α2 + i sin α1 + α2
z1
r1
cos α1 − α2 + i sin α1 − α2 khi r > 0.
(iii)
=
z2
r2
(i)
|z1 z2 | = |z1 ||z2 | vµ |
Chøng minh:
HiÓn nhiªn.
Chó ý r»ng, víi hai sè phøc z1 vµ z2 ta lu«n cã
z1 = z2
arg(z1 z2 )
z1
arg( )
z2
arg(z1 z2 )
z1
arg( )
z2
⇔ |z1 | = |z2 |, arg z1 = arg z2 + 2kπ, k ∈ Z.
= arg(z1 ) + arg(z2 ) + 2kπ, k ∈ Z.
= arg(z1 ) − arg(z2 ) + 2kπ, k ∈ Z.
= arg(z1 ) + arg(z2 ).
= arg(z1 ) − arg(z2 ).
n
n
a + bi = x + iy cã a2 + b2 = x2 + y 2 .
n
n
Bµi gi¶i: Tõ a + bi = x + iy
suy ra a − bi = x − iy . Nh©n l¹i ta cã
n
a2 + b2 = x2 + y 2 .
VÝ dô 1.1.5.
Víi
C«ng thøc Moivre vµ C«ng thøc Euler
z = r(cos α+ i sin α)
cos nα + i sin nα .
MÖnh ®Ò 1.1.6. [Moivre]
d¬ng
n
n cã z = r
Chøng minh:
theo
n
NÕu
th× víi mçi sè nguyªn
DÔ dµng chøng minh c«ng thøc b»ng ph¬ng ph¸p quy n¹p
n.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
http://www.lrc-tnu.edu.vn
7
z = r cos α + i sin α 6= 0
α + 2kπ
α + 2kπ
1/n
ta nhËn ®îc n gi¸ trÞ kh¸c nhau zk = r
cos
+ i sin
n
n
víi k = 1, 2, . . . , n.
HÖ qu¶ 1.1.7.
Cho c¨n bËc
Chøng minh:
HiÓn nhiªn.
n
cña mét sè phøc
z = r(cos α + i sin α) cßn ®îc biÓu diÔn thµnh d¹ng z = reiα . §Æc
biÖt khi r = 1 th× z = eiα vµ khi r = 1, α = 0 th× e0 = 1.
Sè phøc
Bæ ®Ò 1.1.8.
Víi ký hiÖu trªn ta cã
eiα eiβ = ei(α+β)
vµ
eiα
= ei(α−β) .
iβ
e
Tõ eiα eiβ
= (cos α + i sin α)(cos β + i sin β) = cos(α + β) +
eiα
cos α + i sin α
iα iβ
i(α+β)
i sin(α + β) suy ra ngay e e = e
=
. Do bëi iβ =
e
cos β + i sin β
eiα
cos(α − β) + i sin(α − β) nªn iβ = ei(α−β) .
e
(
eiα + e−iα
cos α =
eiα = cos α + i sin α
2 −iα vµ nhËn ®îc:
Tõ
suy ra
iα
e
−
e
e−iα = cos α − i sin α
sin α =
2i
Chøng minh:
eiα + e−iα
eiα − e−iα
MÖnh ®Ò 1.1.9. [Euler] Ta cã cos α =
vµ sin α =
.
2
2i
n
nπ
nπ 1 + i tan α n
+i sin
vµ
=
VÝ dô 1.1.10. Ta cã 1+i
= 2n/2 cos
4
4
1 − i tan α
1 + i tan nα
π
, víi α 6=
, n 6= 2.
1 − i tan nα
4
n
π n
π
Bµi gi¶i: Theo c«ng thøc Moivre cã 1 + i
= 2n/2 cos + sin
=
4
4 n
1 + i tan α n
cos α + i sin α
nπ
nπ
n/2
n =
+i sin
. Ta còng cã
2
cos
=
4
4
1 − i tan α
cos α − i sin α
cos nα + i sin nα
1 + i tan nα
=
.
cos nα − i sin nα) 1 − i tan nα
1
1
z 6= 0 vµ z + = 2 cos α th× z n + n = 2 cos nα víi mäi
z
z
sè tù nhiªn d¬ng n.
VÝ dô 1.1.11.
NÕu
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
http://www.lrc-tnu.edu.vn
8
z 2 − 2z cos α + 1 = 0 cã 2 nghiÖm z = z1 = cos α +
1
1
i sin α, = z2 = cos α − i sin α. Khi ®ã z n = z1n = cos nα + i sin nα, n =
z
z
1
n
n
z2 = cos nα − i sin nα. Do vËy z + n = 2 cos nα víi mäi sè tù nhiªn
z
d¬ng n.
Bµi gi¶i:
1.2
Ta cã
TÝnh ®ãng ®¹i sè cña trêng
C
Môc nµy sÏ chØ ra r»ng, mäi ®a thøc bËc d¬ng thuéc
trong
C[x] ®Òu cã nghiÖm
C. §ã chÝnh lµ néi dung §Þnh lý c¬ b¶n cña ®¹i sè. Ngêi ®Çu tiªn
chøng minh ®Þnh lý nµy lµ nhµ to¸n häc C. Gauss (1777-1855). Ta b¾t ®Çu
môc nµy b»ng kh¸i niÖm trêng ®ãng ®¹i sè.
K ®îc gäi lµ mét trêng ®ãng ®¹i sè nÕu mäi ®a
thøc bËc d¬ng thuéc K[x] ®Òu cã nghiÖm trong K.
§Þnh nghÜa 1.2.1.
Nh vËy, trong
Trêng
K[x] mäi ®a thøc bËc d¬ng ®Òu ph©n tÝch ®îc thµnh tÝch
c¸c nh©n tö tuyÕn tÝnh.
Bæ ®Ò 1.2.2.
thuéc
Mçi ®a thøc bËc lÎ thuéc
R[x]
®Òu cã Ýt nhÊt mét nghiÖm thùc
R.
f (x) = a0 x2s+1 + a1 x2s + · · · + a2s x + a2s+1 ∈ R[x]
víi a0 6= 0. DÔ dµng thÊy r»ng a0 f (x) sÏ tiÕn ra +∞ khi x → +∞ vµ a0 f (x)
sÏ tiÕn ra −∞ khi x → −∞. Tõ ®©y suy ra sù tån t¹i cña c¸c sè thùc α > 0
vµ β < 0 tháa m·n a0 f (α) > 0, a0 f (β) < 0. Do vËy a20 f (α)f (β) < 0 hay
f (α)f (β) < 0. V× ®a thøc f (x) lµ hµm x¸c ®Þnh vµ liªn tôc trªn R tháa m·n
f (α)f (β) < 0 nªn, theo §Þnh lý Weierstrass, ®a thøc f (x) cã Ýt nhÊt mét
nghiÖm thùc thuéc (α, β).
Chøng minh:
Bæ ®Ò 1.2.3.
Gi¶ sö
Mçi ®a thøc bËc hai thuéc
C[x] ®Òu cã hai nghiÖm thuéc C.
z ®Òu cã hai sè phøc
=
= z. ThËt vËy,(gi¶ sö z = a+bi 6= 0 vµ gi¶ sö z1 = x+yi
x2 − y 2 = a
2
víi a, b, x, y ∈ R ®Ó z1 = z hay
2xy = b.
Chøng minh:
z1 , z2 ®Ó z12
Tríc tiªn ta chØ ra, víi mçi sè phøc
z, z22
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
http://www.lrc-tnu.edu.vn
9
Ta chØ cÇn xÐt trêng hîp
b 6= 0 v× trêng hîp b = 0 ®îc xÐt t¬ng tù. V×
b 6= 0 nªn x 6= 0. Khi ®ã
y = b
2x
4x4 − 4ax2 − b2 = 0
x
r
√
a2 + b 2
=
±
6= 0
1,2
2
hay
y = b .
2x
bi
bi
Ta cã z1 = x1 +
vµ z2 = x2 +
tháa m·n z12 = z22 = z.
2x1
2x2
Theo lËp luËn ë trªn, cã hai sè phøc z1 vµ z2 ®Ó z12 = z22 = b2 − 4ac. Khi ®ã
−b + z1
−b + z2
nghiÖm cña ph¬ng tr×nh
vµ
.
2
2
a+
§Þnh lý 1.2.4. [d'Alembert-Gauss, §Þnh lý c¬ b¶n cña ®¹i sè]
bËc d¬ng thuéc
Mäi ®a thøc
C[x] ®Òu cã Ýt nhÊt mét nghiÖm thuéc C.
f (x) = xn + a1 xn−1 + · · · + an ta ký hiÖu
®a thøc f (x) = xn + a1 xn−1 + · · · + an . Khi ®ã g(x) = f (x)f (x) ∈ R[x].
NÕu g(α) = 0 th× f (α) = 0 hoÆc f (α) = 0. Tõ trêng hîp f (α) = 0 ta suy
ra 0 = f (α) = f (α). Tãm l¹i, g(x) cã nghiÖm th× f (x) cã nghiÖm. ChÝnh v×
Chøng minh:
Cho ®a thøc tïy ý
kÕt qu¶ nµy mµ ta chØ cÇn chøng minh ®Þnh lý cho ®a thøc víi hÖ sè thùc.
Ta biÕt r»ng cho mçi ®a thøc f (x)
më réng
= xn +a1 xn−1 +· · ·+an ∈ R[x] cã trêng
K cña R ®Ó trong K[x] ta cã sù ph©n tÝch thµnh tÝch c¸c nh©n tö
tuyÕn tÝnh
f (x) = (x − α1 )(x − α2 ) . . . (x − αn ).
n = 2d ` víi ` lµ sè nguyªn d¬ng lÎ. Ta chøng minh cã Ýt nhÊt
mét αi ∈ C b»ng ph¬ng ph¸p quy n¹p theo sè nguyªn kh«ng ©m d. NÕu
d = 0 th× f (x) lµ ®a thøc bËc lÎ. Nã cã Ýt nhÊt mét nghiÖm trong C theo Bæ
®Ò 1.2.2. NÕu d > 0, ta gi¶ thiÕt nh÷ng ®a thøc thuéc R[x] cã bËc m víi sù
ph©n tÝch m = 2e p, p lÎ vµ e < d, cã Ýt nhÊt mét nghiÖm thuéc C. Víi mét
sè thùc c ta xÐt c¸c phÇn tö
Ph©n tÝch bËc
βij = αi αj + c(αi + αj )
víi tÊt c¶ c¸c cÆp chØ sè
i, j = 1, . . . , n, i < j. Sè c¸c cÆp (i, j) nh vËy b»ng
n(n − 1)
= 2d−1 `(2d ` − 1) = 2d−1 q víi sè q lÎ. §a thøc bËc 2d−1 q sau ®©y:
2
Y
g(x) =
(x − βij )
16i 0 ®Òu cã n nghiÖm trong
C vµ c¸c ®a thøc bÊt kh¶ quy trong C[x] lµ c¸c ®a thøc bËc nhÊt.
HÖ qu¶ 1.2.5.
Mäi ®a thøc thuéc
§«i khi ®Ó t×m mèi liªn hÖ gi÷a c¸c nghiÖm hay mét tÝnh chÊt nµo ®ã cña
nghiÖm ®a thøc ta thêng sö dông kÕt qu¶ sau ®©y:
§Þnh lý 1.2.6. [ViÐt]
®©y:
n
x1 , . . . , xn lµ n nghiÖm cña ®a thøc bËc n sau
+ δ2 xn−2 − · · · + (−1)n δn . Khi ®ã cã c¸c hÖ thøc
Gi¶ sö
n−1
f (x) = x − δ1 x
δ1 = x1 + x2 + · · · + xn
δ = x x + x x + · · · + x x
2
1 2
1 3
n−1 n
...
δ = x x . . . x .
n
1 2
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
n
http://www.lrc-tnu.edu.vn
11
= xn −δ1 xn−1 +· · ·+(−1)n δn = (x−x1 ) . . . (x−xn ),
v× x1 , . . . , xn lµ n nghiÖm cña f (x), suy ra ngay δ1 = x1 + x2 + · · · + xn , . . . ,
δn = x1 x2 . . . xn .
Chøng minh:
Tõ f (x)
1
1
+
.
+
π
2π
3π
4
4
cos4
cos
7 cos 7
7
π
π 7
Bµi gi¶i: Tõ hÖ thøc −1 = cos π + i sin π =
cos + i sin
suy ra
7
7
π
cos lµ nghiÖm cña ph¬ng tr×nh 64x7 − 112x5 + 56x3 − 7x + 1 = 0 hay
7
π
(x − 1)(8x3 − 4x2 − 4x + 1)2 = 0. Nh vËy cos lµ mét nghiÖm cña
7
3π
5π
8x3 − 4x2 − 4x + 1 = 0. T¬ng tù cos
vµ cos
còng lµ nghiÖm cña
7
7
3π
5π
π
vµ cos
lµ 3 sè ®«i mét kh¸c
8x3 − 4x2 − 4x + 1 = 0. Do cos , cos
7
7
7
nhau nªn chóng lµ 3 nghiÖm ph©n biÖt cña 8x3 − 4x2 − 4x + 1 = 0. VËy
π
3π
5π
1
cos + cos
+ cos
=− .
7
7
2
7 7
Tõ cos x + i sin x
= cos 7x + i sin 7x ta suy ra c«ng thøc khai triÓn
sin 7x
tan 7x =
qua tan x. Tõ ®ã cã tan6 x − 21 tan4 x + 35 tan2 x − 7 = 0
cos 7x
π
2π
3π
, x3 = tan2
lµ 3 nghiÖm kh¸c nhau
vµ nh vËy x1 = tan2 , x2 = tan2
7
7
7
1
1
1
cña x3 − 21x2 + 35x − 7 = 0. Ký hiÖu T =
+
+
.
π
2π
3π
4
cos
cos4
cos4
7
7
7
DÔ dµng cã T = (1 + x1 )2 + (1 + x2 )2 + (1 + x3 )2 = 416.
VÝ dô 1.2.7.
TÝnh
cos
π
3π
5π
+ cos
+ cos
7
7
7
vµ
1
1
1
+
+
, n = 1, 2, . . . . Chøng
π
3π
5π
n
n
cosn
cos
cos
7
7
7
minh r»ng an nguyªn vµ chia hÕt cho 32 khi n > 4.
π
π
Bµi gi¶i: Theo c«ng thøc Moivre ta cã (cos
+ i sin )7 = −1.
7
7
π
§Æt x = cos . Khi ®ã x tháa m·n
7
64x7 − 112x5 + 56x3 − 7x + 1 = 0 hay (x + 1)(8x3 − 4x2 − 4x + 1)2 = 0.
3π
5π
Do x 6= −1 nªn 8x3 − 4x2 − 4x + 1 = 0. T¬ng tù cos
, cos
còng lµ
7
7
VÝ dô 1.2.8.
§Æt
an =
1
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
http://www.lrc-tnu.edu.vn
12
1
1
1
, y3 =
π , y2 =
3π
5π
cos
cos
cos
7
7
7
3
2
lµ ba nghiÖm cña y − 4y − 4y + 8 = 0. Ta cã an = y1n + y2n + y3n víi mäi
n nguyªn d¬ng. Theo §Þnh lý ViÐt ®èi víi ®a thøc bËc ba
y1 + y2 + y3 = 4,
y1 y2 + y2 y3 + y3 y1 = −4,
y1 y2 y3 = −8.
nghiÖm ph¬ng tr×nh nµy. NhËn ®îc y1
=
= 4, a2 = (y1 + y2 + y3 )2 − 2(y1 y2 + y2 y3 + y3 y1 ) = 24,
a3 = (y1 + y2 + y3 )(y12 + y22 + y32 − y1 y2 − y2 y3 − y3 y1 ) + 3y1 y2 y3 = 88, theo
VÝ dô 1.2.7, vµ c«ng thøc truy håi an+3 = 4an+2 + 4an+1 − 8an , n > 1. B»ng
qui n¹p theo n ta chØ ra ®îc an nguyªn vµ chia hÕt cho 32 khi n > 4.
DÔ dµng kiÓm tra a1
VÝ dô 1.2.9.
(i)
Chøng minh r»ng víi sè nguyªn d¬ng lÎ
n ta cã c¸c kÕt qu¶:
π
2π
(n − 1)π
(4 + cot2 )(4 + cot2 ) · · · (4 + cot2
) ∈ Q.
n
n
2n
π
2π
(2010)π
32011
> (4 + cot2
)(4 + cot2
) · · · (4 + cot2
).
4022
2011
2011
4022
x + i n
n
n
= 1.
Bµi gi¶i: XÐt ph¬ng tr×nh (x + i) = (x − i) hay
x−i
x+i
k2π
k2π
Ph¬ng tr×nh nµy cã n nghiÖm trong C lµ
= cos
+ i. sin
víi
x−i
n
n
kπ
k = 1, . . . , n. Gi¶i ra ®îc c¸c nghiÖm x = cot
víi k = 1, . . . , n − 1.
n
(n − k)π
kπ
(i) Tõ p(x) = (x + i)n − (x − i)n vµ cot
= − cot
ta suy ra
n
n
(ii)
π
2π
(n − 1)π
p(x) = 2ni(x − cot )(x − cot ) . . . (x − cot
)
n
n
n
π
2π
(n − 1)π
= 2ni(x2 − cot2 )(x2 − cot2 ) . . . (x2 − cot2
).
n
n
2n
π
Víi x = 2i thay vµo p(x) vµ ®iÒu kiÖn n lÎ ta ®îc (4 + cot2 )(4 +
n
n
2π
(n
−
1)π
3
−
1
cot2 ) · · · (4 + cot2
)=
∈ Q.
n
2n
2n
(ii) suy ra tõ (i) víi n = 2011.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
http://www.lrc-tnu.edu.vn
13
1.3
Gi¶i ph¬ng tr×nh ®a thøc
ax2 + bx + c = 0
Gi¶i ph¬ng tr×nh bËc hai :
ax2 + bx + c = 0 cã hai nghiÖm x1,2 =
b
c
Khi ®ã x1 + x2 = − , x1 x2 = .
a
a
Ph¬ng tr×nh
Gi¶i ph¬ng tr×nh bËc ba :
−b ±
√
b2 − 4ac
.
2a
ax3 + bx2 + cx + d = 0
f (x) = ax3 + bx2 + cx + d vÒ d¹ng g(x) = x3 + ux2 + vx√
+ t.
u
−1 + i 3
Víi viÖc ®Æt y = x+ ta cã ®a thøc h(y) = y 3 +py +q. Víi =
,
3
2
®a thøc h(y) cã ba nghiÖm trong C :
s
s
r
r
2
3
q
q 2 p3
p
q
q
3
3
y
=
+
+
+
−
+
−
−
1
2
4
27
2
4
27
s
s
r
r
q
q
q 2 p3
q 2 p3
3
2 3
y2 = − +
+
+ − −
+
2
4
27
2
4
27
s
s
r
r
q
q
q 2 p3
q 2 p3
3
2 3
+
+ − −
+ .
y3 = − +
2
4
27
2
4
27
Tríc tiªn ®a
Tõ ®©y suy ra ba nghiÖm x1 , x2 , x3 cña
ax3 + bx2 + cx + d = 0 vµ ba hÖ thøc
b
c
d
x1 + x2 + x3 = − , x1 x2 + x2 x3 + x3 x1 = , x1 x2 x3 = − .
a
a
a
Gi¶i ph¬ng tr×nh bËc bèn :
Chia hai vÕ cho
ax4 + bx3 + cx2 + dx + e = 0
a vµ ®Æt y = x +
b
®Ó ®a ph¬ng tr×nh ®· cho vÒ d¹ng
2a
y 4 + py 2 + qy + r = 0.
(y 2 + z)2 = (2z − p)y 2 − qy + z 2 − r. Gi¶ sö y lµ mét
nghiÖm cña y 4 + py 2 + qy + r = 0. Chän z ®Ó sao (2z − p)y 2 − qy + z 2 − r =
(sy + t)2 . §Ó ®¹t ®iÒu ®ã chØ cÇn xÐt ∆ = q 2 − 4(2z − p)(z 2 − r) = 0. Ta
®· biÕt c¸ch gi¶i ph¬ng tr×nh bËc ba víi Èn z. Gäi z0 lµ mét nghiÖm cña
BiÕn ®æi tiÕp, ta cßn cã
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
http://www.lrc-tnu.edu.vn
14
(y 2 + z0 )2 = (sy + t)2 . Gi¶i ph¬ng tr×nh nµy ta
sÏ suy ra ®îc bèn nghiÖm cña ax4 + bx3 + cx2 + dx + e = 0.
ph¬ng tr×nh nµy. Khi ®ã
Tuy nhiªn trong mét sè bµi to¸n ta cÇn khÐo lÐo biÕn ®æi ®Ó t×m ra c¸c
nghiÖm cña ph¬ng tr×nh, ch¼ng h¹n:
3
Ph¬ng tr×nh x −3x−1 = 0 cã ba nghiÖm
0
vµ −2 cos 80 b»ng c¸ch ®Æt x = 2 cos α, α ∈ (0; π).
VÝ dô 1.3.1.
VÝ dô 1.3.2.
Gi¶i ph¬ng tr×nh
2 cos 200 , −2 cos 400
x4 + x2 + 1 = 0.
(x2 + √
1)2 = x2 ta ®îc√bèn nghiÖm lµ
1− 5
1+ 5
−1 − i 3
−1 + i 3
x1 =
, x2 =
, x3 =
, x4 =
.
2
2
2
2
Bµi gi¶i:
ViÕt
√ ph¬ng tr×nh
√ thµnh
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
http://www.lrc-tnu.edu.vn
Ch¬ng 2
VËn dông sè phøc trong §¹i sè, Sè häc
vµ Lîng gi¸c
Ch¬ng nµy ®a ra mét sè øng dông (vËn dông) cña sè phøc trong c¸c bµi
to¸n trong §¹i sè, Sè häc, Lîng gi¸c trong ®ã cã nªu l¹i c¸c kÕt qu¶ c¬ b¶n
®Ó tõ ®ã x©y dùng lêi gi¶i bµi to¸n hoÆc ®Þnh híng khai th¸c bµi to¸n míi.
Ch¬ng nµy tham kh¶o c¸c tµi liÖu [1],[2],[4],[5].
2.1
V×
Ph©n tÝch ®a thøc thµnh tÝch
C lµ trêng ®ãng ®¹i sè nªn ®a thøc bÊt kh¶ quy mét Èn trªn C chØ lµ
nh÷ng ®a thøc bËc 1 theo HÖ qu¶ 1.2.5. ChÝnh v× lý do nµy mµ ta chØ xÐt ®a
thøc bÊt kh¶ quy trªn
Q vµ trªn R.
Gi¶ sö hai ®a thøc f (x), g(x) ∈ R[x]. §a thøc f (x) ®îc gäi lµ
cho ®a thøc g(x) nÕu cã ®a thøc h(x) ∈ R[x] ®Ó f (x) = g(x)h(x).
Bæ ®Ò 2.1.1.
(ii)
f (x) = a0 xn + a1 xn−1 + · · · + an ∈ Z[x], a0 6= 0.
p
víi (p, q) = 1 lµ nghiÖm cña ph¬ng tr×nh f (x) = 0 th×
q
Cho ®a thøc
NÕu sè h÷u tû
(i)
p lµ mét íc cña an
p − mq
vµ
q
lµ mét íc cña
a0 .
f (m) cho mäi sè nguyªn m.
p
(i) Gi¶ sö sè h÷u tû víi (p, q) = 1 lµ nghiÖm cña f (x) = 0.
q
lµ mét íc cña
Chøng minh:
Khi ®ã
chia hÕt
a0 pn + a1 pn−1 q + · · · + an q n = 0.
V×
(p, q) = 1 nªn p lµ mét íc cña an vµ q lµ mét íc cña a0 .
15
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
http://www.lrc-tnu.edu.vn
16
(ii) Khai triÓn
f (x) theo c¸c luü thõa cña x − m ta ®îc
f (x) = a0 (x − m)n + b1 (x − m)n−1 + · · · + bn−1 (x − m) + f (m) ∈ Z[x].
p
Cho x =
vµ quy ®ång a0 (p − mq)n + b1 (p − mq)n−1 q + · · · + bn−1 (p −
q
mq)q n−1 + f (m)q n = 0. V× (p, q) = 1 nªn p − mq lµ mét íc cña f (m) cho
mäi sè nguyªn m.
HÖ qu¶ 2.1.2.
NghiÖm h÷u tû cña ®a thøc
f (x) = xn + a1 xn−1 + · · · + an ∈
Z[x] ph¶i lµ sè nguyªn.
Chøng minh:
VÝ dô 2.1.3.
Suy ra tõ bæ ®Ò trªn.
Sè
q
q
p
p
√
√
α = 2+ 2+ 3− 6−3 2+ 3
lµ sè h÷u tØ hay
v« tØ?
α4 − 16α2 + 32 = 0 nªn ®a thøc f (x) = x4 − 16x2 + 32 ∈ Z[x]
tháa m·n f (α) = 0. Kh«ng íc nµo cña 32 lµ nghiÖm cña f (x). Nh vËy, α
Bµi gi¶i:
V×
lµ mét sè v« tØ.
f (x) = a0 xn + a1 xn−1 + · · · + an ∈ Z[x], a0 6= 0. §Æt cont(f ) =
1
d = (a0 , . . . , an ). Khi ®ã f lµ ®a thøc víi c¸c hÖ sè nguyªn vµ c¸c hÖ sè
d
Cho ®a thøc
nguyªn tè cïng nhau. §a thøc nµy ®îc gäi lµ ®a thøc nguyªn b¶n.
Bæ ®Ò 2.1.4. [Gauss]
Víi ®a thøc g, h
∈ Z[x] cã cont(gh) = cont(g) cont(h).
ChØ cÇn chøng minh cho trêng hîp
cont(g) = cont(h) = 1
g
h
lµ ®ñ v× thay cho viÖc xÐt g vµ h ta xÐt c¸c ®a thøc
vµ
cont(g)
cont(h)
n
n−1
t¬ng øng. Gi¶ thiÕt g(x) = a0 x + a1 x
+ · · · + an vµ h(x) = b0 xm +
b1 xm−1 + · · · + bm ∈ Z[x], a0 b0 6= 0, víi cont(g) = cont(h) = 1. Gi¶ sö
cont(gh) = d > 1. Gäi p lµ sè nguyªn tè vµ lµ íc cña d. Khi ®ã tÊt c¶ c¸c
hÖ sè cña gh ®Òu chia hÕt cho p trong khi g vµ h cã nh÷ng hÖ sè kh«ng cïng
chia hÕt cho p. Gäi ar vµ bs lµ nh÷ng hÖ sè ®Çu tiªn cña g vµ h t¬ng øng
mµ kh«ng chia hÕt cho p. Khi ®ã hÖ sè cr+s cña gh tháa m·n
ar−1 ≡ ar−2 ≡ · · · ≡ a0 ≡ 0(mod p)
bs−1 ≡ bs−2 ≡ · · · ≡ b0 ≡ 0(mod p)
cr+s = ar bs + ar+1 bs−1 + · · · + ar−1 bs+1 + · · · ≡ ar bs 6≡ 0(mod p).
Chøng minh:
§iÒu m©u thuÉn nµy chØ ra ®iÒu gi¶ sö lµ sai. VËy
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
cont(gh) = 1.
http://www.lrc-tnu.edu.vn
17
Tõ bæ ®Ò trªn ta suy ra ngay hai hÖ qu¶ sau ®©y:
HÖ qu¶ 2.1.5.
TÝch hai ®a thøc nguyªn b¶n còng lµ mét ®a thøc nguyªn b¶n.
HÖ qu¶ 2.1.6.
§a thøc
bÊt kh¶ quy trªn
f ∈ Z[x]
lµ bÊt kh¶ quy trªn
Z
khi vµ chØ khi nã lµ
Q.
f ∈ Z[x] vµ f = gh víi g, h ∈ Q[x]. Kh«ng h¹n
chÕ, cã thÓ gi¶ thiÕt cont(f ) = 1. Cho g ta chän sè nguyªn d¬ng m sao
m
cho mg ∈ Z[x]. §Æt n = cont(mg) vµ r =
. Khi ®ã rg ∈ Z[x] vµ
n
cont(rg) = 1. T¬ng tù, chän sè h÷u tû d¬ng s cho h ®Ó sao sh ∈ Z[x] vµ
cont(sh) = 1. Khi ®ã f = (rg)(sh) lµ ph©n tÝch cña f trªn Z. Theo Bæ ®Ò
2.1.4, ta cã 1 = cont(f ) = cont(rg) cont(sh) = cont(rsgh) = cont(rsf ).
VËy rs = 1.
Chøng minh:
Gi¶ sö
Do kÕt qu¶ nµy mµ ta chØ cÇn nghiªn cøu tÝnh bÊt kh¶ quy cña ®a thøc víi
c¸c hÖ sè nguyªn trªn vµnh
Z. Mét sè tiªu chuÈn sau ®©y ®Ó cã thÓ kiÓm tra
khi nµo mét ®a thøc víi c¸c hÖ sè nguyªn lµ bÊt kh¶ quy.
f (x) = an xn + an−1 xn−1 +
· · · + a0 , an 6= 0, lµ ®a thøc víi c¸c hÖ sè nguyªn vµ p lµ sè nguyªn tè sao
cho an kh«ng chia hÕt cho p vµ c¸c ai (i < n) chia hÕt cho p nhng a0 kh«ng
2
chia hÕt cho p . Khi ®ã f (x) lµ ®a thøc bÊt kh¶ qui trªn Z.
§Þnh lý 2.1.7. [Tiªu chuÈn Eisenstein]
Chøng minh:
Gi¶ sö
f = gh = (
r
P
i=0
Cho
bi xi )(
s
P
cj xj ) víi g, h ∈ Z[x] vµ
j=0
r = deg g, s = deg h > 0, r + s = n. V× b0 c0 = a0 chia hÕt cho p nªn tèi
thiÓu mét sè b0 hoÆc c0 ph¶i chia hÕt cho p, ch¼ng h¹n b0 chia hÕt cho p. V×
a0 kh«ng chia hÕt cho p2 nªn c0 kh«ng chia hÕt cho p. NÕu tÊt c¶ c¸c bi ®Òu
chia hÕt cho p th× an còng ph¶i chia hÕt cho p : m©u thuÉn víi gi¶ thiÕt. VËy
ph¶i cã mét bi kh«ng chia hÕt cho p. Gäi i lµ chØ sè nhá nhÊt ®Ó bi kh«ng
chia hÕt cho p. Khi ®ã 0 < i 6 r. V× ai = bi c0 + bi−1 c1 + · · · + b0 ci chia hÕt
cho p víi tÊt c¶ c¸c sè h¹ng bi−1 c1 , . . . , b0 ci ®Òu chia hÕt cho p nªn bi c0 còng
chia hÕt cho p : m©u thuÉn. §iÒu nµy chøng tá f lµ ®a thøc bÊt kh¶ qui trªn
Z.
x2
xn
VÝ dô 2.1.8. Víi bÊt kú sè nguyªn d¬ng n ®a thøc f (x) = 1+x+
+· · ·+
2!
n!
lµ bÊt kh¶ quy trªn Q.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
http://www.lrc-tnu.edu.vn
18
n!x2
Bµi gi¶i: Ta ph¶i chøng minh n!f (x) = n! + n!x +
+ · · · + xn lµ bÊt
2!
kh¶ qui trªn Z. Ta chän sè nguyªn tè p víi p 6 n < 2p vµ n chia hÕt cho p,
nhng n! kh«ng chia hÕt cho p2 . Theo tiªu chuÈn Eisenstein, ®a thøc n!f lµ
bÊt kh¶ qui trªn Z.
VÝ dô 2.1.9.
Víi bÊt kú sè nguyªn tè
bÊt kh¶ quy trªn
p ®a thøc f (x) = 1 + x + · · · + xp−1
Z.
f (x + 1) = xp−1 +
p
· · · + p−1
lµ bÊt kh¶ qui trªn Z. Do ®ã f lµ bÊt kh¶ qui trªn Z.
Bµi gi¶i:
lµ
Theo Tiªu chuÈn Eisenstein, ®a thøc
p
1
xp−2 +
f (x) = b0 xn + b1 xn−1 + · · · + bn lµ ®a thøc víi c¸c
hÖ sè nguyªn vµ p lµ sè nguyªn tè sao cho b0 kh«ng chia hÕt cho p nhng
bk+1 , . . . , bn chia hÕt cho p, bn kh«ng chia hÕt cho p2 . Khi ®ã f (x) cã nh©n
tö bÊt kh¶ qui bËc > n − k.
§Þnh lý 2.1.10.
Cho
Chøng minh:
Ph©n tÝch
m
m−1
f (x) thµnh tÝch c¸c nh©n tö bÊt kh¶ quy. Gi¶ sö
g(x) = c0 x + c1 x
+ · · · + cm ∈ Z[x] lµ mét nh©n tö bÊt kh¶ quy
víi cm chia hÕt cho p. BiÓu diÔn f (x) = g(x)h(x) víi h(x) = d0 xh +
d1 xh−1 + · · · + dh ∈ Z[x]. Khi ®ã dh kh«ng chia hÕt cho p. Gäi ci lµ hÖ
sè ®Çu tiªn cña g(x) kh«ng chia hÕt cho p trong khi bm , . . . , bi+1 chia hÕt
cho p. Ta cã cm dh = bn chia hÕt cho p, nhng kh«ng chia hÕt cho p2 . V×
bh+i = ci dh + bi+1 dh−1 + · · · kh«ng chia hÕt cho p nªn h + i 6 k hay
n − m + i 6 k. Do ®ã m > n + i − k > n − k.
f (x) ∈ R[x] \ R. f (x) lµ ®a thøc bÊt kh¶ qui khi vµ chØ
2
khi hoÆc f (x) = ax + b víi a 6= 0 hoÆc f (x) = ax + bx + c víi a 6= 0 vµ
b2 − 4ac < 0.
§Þnh lý 2.1.11.
Cho
f (x) = ax + b víi a 6= 0 hoÆc f (x) =
ax + bx + c víi a 6= 0 vµ b − 4ac < 0 th× f (x) lµ bÊt kh¶ qui. Ta chøng
minh ®iÒu ngîc l¹i. Gi¶ thiÕt f (x) ∈ R[x] lµ bÊt kh¶ quy víi deg f (x) > 1.
Trêng hîp deg f (x) = 1 th× f (x) = ax + b víi a 6= 0. XÐt trêng hîp
deg f (x) = 2. Khi ®ã f (x) = ax2 + bx + c víi a 6= 0. NÕu ∆ = b2 − 4ac > 0
th× f (x) cã hai nghiÖm α1 , α2 ∈ R vµ ta cã f (x) = a(x − α1 )(x − α2 ) : m©u
thuÉn víi gi¶ thiÕt. VËy b2 − 4ac < 0. XÐt trêng hîp deg f (x) > 2. V× C
lµ trêng ®ãng ®¹i sè nªn f (x) = 0 cã nghiÖm α ∈ C theo §Þnh lý 1.2.4 vµ
nh vËy nã cßn cã nghiÖm α. Khi ®ã f (x) cã nh©n tö (x − α)(x − α) ∈ R[x]
Chøng minh:
2
HiÓn nhiªn, nÕu
2
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
http://www.lrc-tnu.edu.vn
- Xem thêm -