- •Натуральные числа
- •Метод математической индукции.
- •Бином Ньютона, треугольник Паскаля
- •Целые числа
- •Рациональные числа
- •Числовые кольца, поля
- •Вещественные числа
- •Поле комплексных чисел
- •Комплексная плоскость.
- •Извлечение корней, корни из единицы
- •Делимость многочленов. Наибольший общий делитель. Алгоритм Евклида. Расширенный алгоритм Евклида.
- •Разложение рациональных функций в сумму дробей.
- •Неприводимый многочлен, его свойства
- •Из вытекает, либо , либо .
- •Если неприводимый многочлен делится на неприводимый многочлен, то они отличаются числовым множителем.
- •Корень многочлена.
- •Интерполяционный многочлен
- •Интерполяционный многочлен в форме Лагранжа
- •Интерполяционный многочлен в форме Ньютона
- •Разложение многочлена над полем рациональных чисел
- •Примитивный многочлен, его свойства
- •Критерий Эйзенштейна
- •Все коэффициенты многочлена f(X), кроме старшего, делятся на p
- •Старший коэффициент не делится на p
- •Свободный член не делится на
- •Метод Кронекера разложения многочлена на неприводимые многочлены над кольцом целых чисел.
- •Рациональные корни.
- •Присоединение корня. Поле разложения многочлена.
- •Формальная производная, ее свойства
- •Производные высоких порядков
- •Интерполяционный многочлен Лагранжа-Сильвестра
- •Формулы Виета
- •Симметрические полиномы
- •Формулы Кардано
- •Способ Феррари
- •Дискриминант
- •Основная теорема Алгебры
- •Разложение многочлена на неприводимые множители над полем вещественных чисел
- •Теорема Штурма
- •Любые два соседних многочлена не имеют общих корней
- •Последний многочлен не имеет вещественных корней.
- •Если в окрестностях корня a многочлена сам многочлен возрастает, то , а если убывает, то
- •Метод Гаусса решения системы линейных уравнений
- •Равносильные преобразования
- •Умножение строки не ненулевое число.
- •Перестановка строк
- •Прибавление к некоторой строке другой строки, умноженной на число.
- •Метод Гаусса.
- •Перестановки
- •Четность перестановок
- •Определитель
- •Свойства определителя
- •Изменит знак при перестановке столбцов
- •Равен нулю, если имеется два одинаковых столбца
- •Не изменится при прибавлении к столбцу другого столбца, умноженного на число.
- •Вычисление определителей произвольных порядков
- •Определитель Вандермонда
- •Теорема Лапласа
- •Умножение матриц
- •Формула Бине-Кощи
- •Операции с матрицами
- •Обратная матрица
- •Правило Крамера
- •Матрица элементарных преобразований
- •Построение обратной матрицы
- •Блочные матрицы
- •Алгоритм Штрассена
- •Кронекерово произведение
- •Формула Фробениуса
- •Линейные пространства.
- •. Линейная зависимость. Теорема о замене. Ранг системы.
- •Конечномерные пространства. Базис. Размерность. Дополнение до базиса. Базис суммы, пересечения.
- •. Прямая сумма подпространств. Проекция.
- •Изменение координат вектора при изменении базиса.
- •Изоморфизм линейных пространств.
- •Задание прямой и плоскости в пространстве. Деление отрезка. Задачи.
- •Ранги матрицы.
- •Общее решение системы линейных уравнений.
- •Двойственное пространство
- •Взаимное расположение линейных многообразий в пространстве.
- •Геометрия на плоскости и в пространстве.
- •Скалярное произведение.
- •Симметричность .
- •Векторное и смешанное произведение.
- •Уравнение прямой и плоскости в пространстве
- •Евклидово пространство. Скалярное произведение.
- •Изменение матрицы Грама при изменении базиса.
- •Ортогональность.
-
Разложение многочлена на неприводимые множители над полем вещественных чисел
Рассмотрим многочлен с вещественными коэффициентами . Над полем комплексных чисел он раскладывается на линейные множители. Если a его комплексный корень, то , т.е. то же корень f(x). Таким образом, многочлен f(x) делится на трёхчлен с вещественными коэффициентами. Тем самым устанолена
Теорема 2.25. Над полем вещественных чисел многочлен раскладывается в произведение неприводимых многочленов степени 1 и 2. Разложение единственно с точностью до перестановки сомножителей.
-
Теорема Штурма
Определение 2.8Последовательность многочленов назовём последовательностью многочленов Штурма, если она удовлетворяет следующим условиям:
-
Любые два соседних многочлена не имеют общих корней
-
Если a – корень при i>0, то
-
Последний многочлен не имеет вещественных корней.
-
Если в окрестностях корня a многочлена сам многочлен возрастает, то , а если убывает, то
Для последовательности многочленов F и числа a определим w(a) – число перемен знака в числовой последовательности (нули игнорируем).
Теорема 2.26 Штурма
Число различных корней многочлена на отрезке равно .
Доказательство. Пусть корни многочленов из ряда Штурма F, принадлежащие отрезку и упорядоченные в порядке возрастания. Поскольку, многочлен может изменить знак только при прохождении через корень, то для любых точек из интервала число перемен знака заведомо одно и тоже. Если корень многочлена (i>0) то последовательность при достаточно малом по модулю значению y даёт только одну перемену знака, т.к. по условию II на концах стоят числа разных знаков. Следовательно, число перемен знака может измениться только при прохождении через корень многочлена . По условию IV, число перемен знака может только уменьшаться.
Пусть многочлен f(x) не имеет кратных корней. Построим последовательность многочленов: , , и далее, - остаток от деления на умноженный на -1.
Данная последовательность многочленов будет последовательностью многочленов Штурма. Действительно, условие IV выполнено по свойству производной. Наибольший общий делитель многочлена и его производной равен 1, т.к. нет кратных корней. Таким образом, последний многочлен в ряду равен константе и не имеет вещественных корней. Из равенства вытекает условие II. Подставив x=a, где a – корень , получим . Общего корня у соседних многочленов не может быть, так как его наличие приводит к существованию кратных корней у .
-
Метод Гаусса решения системы линейных уравнений
Ряд задач алгебры приводит к задаче построения решения системы линейных уравнений. Например, вычисление коэффициентов интерполяционного многочлена методом неопределённых коэффициентов. В общем виде задача отыскания решения системы линейных уравнений выглядит следующим образом. Найти набор чисел при подстановке которых вместо переменных все уравнения системы обращаются в равенства.
Запишем таблицу чисел, образованную коэффициентами при неизвестных . В алгебре принято называть прямоугольную таблицу чисел матрицей. Припишем к матрице коэффициентов правые части уравнений отделив их от матрицы коэффициентов вертикальной чертой. Получившаяся матрица называется расширенной матрицей системы линейных уравнений. В дальнейшем нам будет удобнее работать не с системой линейных уравнений, а с её расширенной матрицей.