Алгебра phys 1 ноябрь–декабрь — различия между версиями

Материал из SEWiki
Перейти к: навигация, поиск
Строка 37: Строка 37:
 
<p><u>Лемма о свойствах формальной производной.</u> <i>Пусть <math>R</math> — кольцо; тогда для любых <math>f,g\in R[x]</math> и <math>r\in R</math> выполнено <math>(f+g)'=f'\!+g'</math> (и, значит,<br>отображение <math>\,'</math> — эндоморфизм группы <math>R[x]^+</math>) и <math>(rf)'=rf'</math>, а также <math>(fg)'=f'g+f\,g'</math> (это правило Лейбница).</i></p>
 
<p><u>Лемма о свойствах формальной производной.</u> <i>Пусть <math>R</math> — кольцо; тогда для любых <math>f,g\in R[x]</math> и <math>r\in R</math> выполнено <math>(f+g)'=f'\!+g'</math> (и, значит,<br>отображение <math>\,'</math> — эндоморфизм группы <math>R[x]^+</math>) и <math>(rf)'=rf'</math>, а также <math>(fg)'=f'g+f\,g'</math> (это правило Лейбница).</i></p>
 
<li>Корень <math>r</math> кратности <math>k</math> многочлена <math>f</math>: <math>(x-r)^k\,|\,f\,\land\,\lnot\bigl((x-r)^{k+1}\,|\,f\bigr)\;\Leftrightarrow\;\exists\,g\in R[x]\;\bigl(f=(x-r)^kg\,\land\,g(r)\ne0\bigr)</math>. Теорема о кратных корнях.
 
<li>Корень <math>r</math> кратности <math>k</math> многочлена <math>f</math>: <math>(x-r)^k\,|\,f\,\land\,\lnot\bigl((x-r)^{k+1}\,|\,f\bigr)\;\Leftrightarrow\;\exists\,g\in R[x]\;\bigl(f=(x-r)^kg\,\land\,g(r)\ne0\bigr)</math>. Теорема о кратных корнях.
<p><u>Теорема о кратных корнях.</u> <i>Пусть <math>R</math> — коммутативное кольцо, <math>f\in R[x]</math>, <math>r\in R</math> и <math>k\in\mathbb N</math>; тогда<br>(1) если <math>r</math> — корень кратности не меньше <math>k</math> многочлена <math>f</math>, то <math>r</math> — корень кратности не меньше <math>k-1</math> многочлена <math>f'</math>;<br>(2) если <math>R</math> — область целостности, <math>\mathrm{char}\,R</math> не делит <math>k</math> и <math>r</math> — корень кратности <math>k</math> многочлена <math>f</math>, то <math>r</math> — корень кратности <math>k-1</math> многочлена <math>f'</math>;<br>(3) <math>r</math> — кратный корень многочлена <math>f</math> (то есть корень кратности не меньше <math>2</math>), если и только если <math>r</math> — корень многочленов <math>f</math> и <math>f'</math>.</i></p></ul>
+
<p><u>Теорема о кратных корнях.</u> <i>Пусть <math>R</math> — коммутативное кольцо, <math>f\in R[x]</math>, <math>r\in R</math> и <math>k\in\mathbb N</math>; тогда<br>(1) если <math>r</math> — корень кратности не меньше <math>k</math> многочлена <math>f</math>, то <math>r</math> — корень кратности не меньше <math>k-1</math> многочлена <math>f'</math>;<br>(2) если <math>R</math> — область целостности, <math>\mathrm{char}\,R</math> не делит <math>k</math> и <math>r</math> — корень кратности <math>k</math> многочлена <math>f</math>, то <math>r</math> — корень кратности <math>k-1</math> многочлена <math>f'</math>;<br>(3) <math>r</math> — кратный корень многочлена <math>f</math> (то есть корень кратности не меньше <math>2</math>), если и только если <math>r</math> — корень многочленов <math>f</math> и <math>f'</math>.</i></p>
 +
<li><u>Теорема об интерполяции.</u> Пусть <math>K</math> — поле, <math>n\in\mathbb N</math>, <math>c_1,\ldots,c_n,e_1,\ldots,e_n\in K</math> и <math>c_1,\ldots,c_n</math> попарно различны; тогда существует единственный такой<br>многочлен <math>f\in K[x]</math>, что <math>\deg f<n</math> и для любых <math>i\in\{1,\ldots,n\}</math> выполнено <math>f(c_i)=e_i</math>, и этот многочлен можно найти следующими способами:<br>(1) <math>f=\sum_{i=1}^ne_il_i</math>, где <math>\forall\,i\in\{1,\ldots,n\}\;\biggl(l_i=\frac{(x-c_1)\cdot\ldots\cdot(x-c_{i-1})\cdot(x-c_{i+1})\cdot\ldots\cdot(x-c_n)}{(c_i-c_1)\cdot\ldots\cdot(c_i-c_{i-1})\cdot(c_i-c_{i+1})\cdot\ldots\cdot(c_i-c_n)}\biggr)</math> (это интерполяционная формула Лагранжа);<br>(2) <math>f=f_n</math>, где <math>f_0=0</math> и <math>\forall\,i\in\{1,\ldots,n\}\;\biggl(f_i=f_{i-1}+\bigl(e_i-f_{i-1}(c_i)\bigr)\frac{(x-c_1)\cdot\ldots\cdot(x-c_{i-1})}{(c_i-c_1)\cdot\ldots\cdot(c_i-c_{i-1})}\biggr)</math> (это интерполяционная формула Ньютона).</ul>

Версия 01:00, 17 ноября 2016

1  Основы алгебры

1.4  Кольца (часть 2)

1.4.1  Делимость в коммутативных кольцах
  • Делимость, строгая делимость, ассоциированность в коммут. кольце : ; ; .
  • Понятия и в коммут. кольце : и .
  • Нормировка и (если они не ): — в кольце ; старшие коэфф.-ты и равны — в кольце .
  • Главный идеал — идеал, порожд. одним элементом. Анонс: в и все идеалы главные. Пример неглавного идеала: идеал в .
  • Теорема о делимости и главных идеалах. Пусть — коммутативное кольцо и ; тогда
    (1) ; ; ; ;
    (2) если — область целостности, то , а также ;
    (3) ; если идеал главный, то ;
    (4) и, если в кольце все идеалы главные, то .
  • Неприводимые и простые эл.-ты: и .
  • Примеры: и .
  • Теорема о неприводимых и простых элементах. Пусть — коммутативное кольцо; тогда
    (1) если — область целостности, то ;
    (2) если в кольце все идеалы главные, то ;
    (3) для любых следующие два высказывания эквивалентны: и — область целостности;
    (4) если — область целостности, в которой все идеалы главные, то для любых следующие четыре высказывания эквивалентны:
    , , — область целостности, — поле.
1.4.2  Евклидовы кольца и факториальные кольца
  • Евклидова норма: , где и .
  • Евклидово кольцо — область целостности с евклидовой нормой. Примеры: (); (); , , ().
  • Теорема о евклидовых кольцах. Пусть — евклидово кольцо с евклидовой нормой ; тогда
    (1) для любых и выполнено ;
    (2) не существует такой бесконечной последовательности элементов кольца , что для любых выполнено ;
    (3) если , то для любых выполнено ;
    (4) в кольце все идеалы главные, а также .
  • Факториальное кольцо — область целостности с -однозначным разложением любого ненулевого элемента в произведение неприводимых элементов.
  • Примеры: — факториальное кольцо (это основная теорема арифметики); если факториально, то и факториально (без доказательства).
  • Теорема о факториальности евклидовых колец.
    (1) Пусть — такая область целостности, что не существует такой бесконечной последовательности элементов кольца , что
    для любых выполнено , и, кроме того, ; тогда — факториальное кольцо.
    (2) Евклидовы кольца являются факториальными кольцами (и, значит, кольца и , где — поле, факториальны).
  • Теорема о факториальных кольцах. Пусть — факториальное кольцо и ; разложим и в произведение неприводимых элементов:
    и , где , , попарно неассоциированы и ; тогда
    (1) ; ;
    (2) ; ; .
1.4.3  Алгоритм Евклида, китайская теорема об остатках, функция Эйлера
  • Алгоритм Евклида в евклидовом кольце: и ; на -м шаге и ; тогда .
  • Соотношение Безу для элементов и : , где и — коэффициенты Безу; если , то .
  • Расширенный алгоритм Евклида в евкл. кольце: и ; на -м шаге и ; тогда .
  • Китайская теорема об остатках для евклидовых колец. Пусть — евклидово кольцо, , и попарно взаимно
    просты (то есть ); обозначим через элемент кольца ; тогда отображение
    определено корректно и является изоморфизмом колец.
  • Китайская теорема об остатках для целых чисел и многочленов.
    (1) Пусть , и попарно взаимно просты (); обозначим через
    число ; тогда отображение — изоморфизм колец.
    (2) Пусть — поле, , и попарно взаимно просты ();
    обозначим через многочлен ; тогда отображение — изоморфизм колец.
  • Функция Эйлера: . Пример: если , то . Теорема Эйлера и следствие из нее.

    Теорема Эйлера. Пусть , и ; тогда .

    Следствие из теоремы Эйлера. Пусть , , и ; тогда .

  • Теорема о функции Эйлера.
    (1) Пусть и ; тогда .
    (2) Пусть и ; тогда .
    (3) Пусть ; разложим в произведение простых чисел: , где , , попарно различны и
    ; тогда .
1.4.4  Кольца многочленов (revisited)
  • Сопоставление многочлену формальной производной . Лемма о свойствах формальной производной.

    Лемма о свойствах формальной производной. Пусть — кольцо; тогда для любых и выполнено (и, значит,
    отображение — эндоморфизм группы ) и , а также (это правило Лейбница).

  • Корень кратности многочлена : . Теорема о кратных корнях.

    Теорема о кратных корнях. Пусть — коммутативное кольцо, , и ; тогда
    (1) если — корень кратности не меньше многочлена , то — корень кратности не меньше многочлена ;
    (2) если — область целостности, не делит и — корень кратности многочлена , то — корень кратности многочлена ;
    (3) — кратный корень многочлена (то есть корень кратности не меньше ), если и только если — корень многочленов и .

  • Теорема об интерполяции. Пусть — поле, , и попарно различны; тогда существует единственный такой
    многочлен , что и для любых выполнено , и этот многочлен можно найти следующими способами:
    (1) , где (это интерполяционная формула Лагранжа);
    (2) , где и (это интерполяционная формула Ньютона).