考研高等代数真题分类汇编04

在实数域上将多项式 {f(x)=x^{5}+32} 分解为不可约多项式的乘积.

解答:为了方便, 记 {x=2 t}, 则
{ f(x)=x^{5}+32=32/left(t^{5}+1/right) . }
{t=r(/cos /theta+/mathrm{i} /sin /theta)} 满足 {t^{5}=1}, 则有
{ r^{5}(/cos 5 /theta+/mathrm{i} /sin 5 /theta)=1=/cos /pi+/mathrm{i} /sin /pi . }
由此可知 {r^{5}=1}, 且 {5 /theta=/pi+2 k /pi}, 其中 {k} 为整数, 即有 {r=1, /theta=/dfrac{(2 k+1) /pi}{5}}, 现在记
{ /omega_{k}=/cos /frac{(2 k+1) /pi}{5}+/mathrm{i} /sin /frac{(2 k+1) /pi}{5}, k=0,1,2,3,4 . }
容易发现 {/omega_{0}, /omega_{1}, /omega_{2}, /omega_{3}, /omega_{4}} 两两不等, 从而它们是 {t^{5}+1} 的全部复数根, 即有
{ t^{5}+1=/left(t-/omega_{0}/right)/left(t-/omega_{1}/right)/left(t-/omega_{2}/right)/left(t-/omega_{3}/right)/left(t-/omega_{4}/right) }另外, 还容易发现
{ /left/{/begin{array}{l} /omega_{4}=/cos /frac{9 /pi}{5}+/mathrm{i} /sin /frac{9 /pi}{5}=/cos /frac{/pi}{5}-/mathrm{i} /sin /frac{/pi}{5}=/bar{/omega}_{0} // /omega_{3}=/cos /frac{7 /pi}{5}+/mathrm{i} /sin /frac{7 /pi}{5}=/cos /frac{3 /pi}{5}-/mathrm{i} /sin /frac{3 /pi}{5}=/bar{/omega}_{1} // /omega_{2}=/cos /frac{5 /pi}{5}+/mathrm{i} /sin /frac{5 /pi}{5}=-1 /end{array}/right. }
于是
{/begin{aligned} t^{5}+1 & =/left(t-/omega_{0}/right)/left(t-/omega_{1}/right)/left(t-/omega_{2}/right)/left(t-/omega_{3}/right)/left(t-/omega_{4}/right) // & =(t+1)/left[/left(t-/omega_{0}/right)/left(t-/bar{/omega}_{0}/right)/right]/left[/left(t-/omega_{1}/right)/left(t-/bar{/omega}_{1}/right)/right] // & =(t+1)/left(t^{2}-2 t /cos /frac{/pi}{5}+1/right)/left(t^{2}-2 t /sin /frac{3 /pi}{5}+1/right) /end{aligned} }
从而结合 {t=/frac{x}{2}} 便有
{/begin{aligned} f(x) & =32/left(t^{5}+1/right)=32(t+1)/left(t^{2}-2 t /cos /frac{/pi}{5}+1/right)/left(t^{2}-2 t /cos /frac{3 /pi}{5}+1/right) // & =(x+2)/left(x^{2}-4 x /cos /frac{/pi}{5}+4/right)/left(x^{2}-4 x /cos /frac{3 /pi}{5}+4/right) /end{aligned} }

{f(x)=x^{5}+x^{4}+1} 分解为有理数域上不可约多项式的乘积.

解答:首先由于 {f(/pm 1) /neq 0}, 所以 {f(x)} 在有理数域上不存在一次因式, 进而 {f(x)} 只可能分解为二次与三 次整系数多项式的乘积, 再结合 {f(x)} 首一可设
{ f(x)=x^{5}+x^{4}+1=/left(x^{2}+a x+b/right)/left(x^{3}+c x^{2}+d x+e/right) . }
其中 {a, b, c, d, e} 均为整数. 由对应系数相等可知
a+c=1
d+a c+b=0
e+a d+b c=0
a e+b d=0
b e=1
由/ref{eq1.6}可知 {b=e=/pm 1}, 结合/ref{eq1.5}可知 {a+d=0}, 即 {d=-a}, 而由/ref{eq1.2}可知 {c=1-a}. 下面分情况讨论:
{b=e=-1} 时, 由/ref{eq1.4}可知 {-1-a^{2}-(1-a)=0}, 即 {a^{2}-a+2=0}, 显然无解.

{b=e=1} 时, 由/ref{eq1.3},/ref{eq1.4}可知
{ /begin{array}{c} -a+a(1-a)+1=0 // 1-a^{2}+(1-a)=0 . /end{array} }
解得 {a=1}, 进而 {b=1, c=0, d=-1, e=1}, 即有
{ f(x)=/left(x^{2}+x+1/right)/left(x^{3}-x+1/right) }
而根据 {f(x)} 无有理根可知 {x^{2}+x+1}{x^{3}-x+1} 均无有理根, 从而它们在有理数域上不可约.

求多项式 {f(x)=/dfrac{2}{3} x^{5}-x^{4}+2 x^{3}-/frac{8}{3} x^{2}+1} 在复数域上的标准分解式.

解答:为了方便, 记
{ g(x)=3 f(x)=2 x^{5}-3 x^{4}+6 x^{3}-8 x^{2}+3 . }
容易 {g(x)} 存在有理根 1 , 由此可知
{/begin{aligned} g(x) & =2 x^{4}(x-1)-x^{3}(x-1)+5 x^{2}(x-1)-3 x(x-1)-3(x-1) // & =(x-1)/left(2 x^{4}-x^{3}+5 x^{2}-3 x-3/right) /end{aligned} }
而明显 {2 x^{4}-x^{3}+5 x^{2}-3 x-3} 依旧以 1 为根, 进而
{/begin{aligned} 2 x^{4}-x^{3}+5 x^{2}-3 x-3 & =2 x^{3}(x-1)+x^{2}(x-1)+6 x(x-1)+3(x-1) // & =(x-1)/left(2 x^{3}+x^{2}+6 x+3/right) . /end{aligned} }
而此时容易发现 {2 x^{3}+x^{2}+6 x+3}{-/dfrac{1}{2}} 为根, 于是
{/begin{aligned} 2 x^{3}+x^{2}+6 x+3 & =x^{2}(2 x+1)+3(2 x+1)=(2 x+1)/left(x^{2}+3/right) // & =2/left(x+/frac{1}{2}/right)(x-/sqrt{3} /mathrm{i})(x+/sqrt{3} /mathrm{i}) . /end{aligned} }
综上可知
{ f(x)=/frac{1}{3} g(x)=/frac{2}{3}(x-1)^{2}/left(x+/frac{1}{2}/right)(x-/sqrt{3} /mathrm{i})(x+/sqrt{3} /mathrm{i}) . }

版权声明:
作者:感冒的梵高
链接:https://www.techfm.club/p/52686.html
来源:TechFM
文章版权归作者所有,未经允许请勿转载。

THE END
分享
二维码
< <上一篇
下一篇>>