7 votos

La razón de la sustitución : $a=z + \frac{1}{z}$.

Han leído sobre la sustitución de $a = z + \frac{1}{z}$ para obtener la factorización de $z^6+z^5+z^4+z^3 +z^2+z+1$ para obtener el formulario de $a^3+a^2-2a -1=0$ en el libro de Erickson martin, titulado: Hermoso matemáticas, en la página $58$% como se muestra a continuación. Soy incapaz de conseguir que el proceso de la división, es decir, cómo dividir por $a$ el polinomio dado. Me refiero a que $a = \frac{z^2+1}{z}$ no se puede dividir $z^6+z^5+z^4+z^3 +z^2+z+1$.

Para $z^5-1=0\implies (z-1)(z^4+z^3+z^2+z+1)=0$, desea utilizar la misma lógica de la simetría para $z+z^4= z+\frac1z=a'$, pero estoy obstaculizado por la incapacidad de la brecha $(z^4+z^3+z^2+z+1)$$a'$.

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5voto

Decimos que un polinomio es capicúa, si su secuencia de coeficientes igualmente bien puede leer al revés. Por lo que un grado $n$ polinomio $$ p(x)=a_0+a_1x+a_2x^2+\cdots+a_nx^n,\ a_n\neq0, $$ es capicúa si $a_i=a_{n-i}$ para todos los índices de $i, 0\le i\le n$. Este sistema de ecuaciones puede compacta ser expresados en la forma $$ p(x)=x^np(\frac1x). $$ Esta manera de hacer es muestra de que $p(\alpha)=0$ si y sólo si $p(1/\alpha)=0$.

Si suponemos además que $n$ es incluso, decir $n=2k$, luego llegamos a la parte comercial. En ese caso podemos escribir $$ \frac1{x^k}p(x)=a_0x^{-k}+a_1x^{k+1}+\cdots+a_{k-1}x^{-1}+a_k+a_{k+1}x+\cdots a_{2k}x^k.\qquad(*) $$ Observe que aquí los coeficientes de $x^i$ $x^{-i}$ son iguales, como consecuencia de la palindrómicas de la propiedad. Esto significa que $(*)$ puede ser escrito como un polinomio en la variable $z=x+\dfrac1x$. He aquí $$ \begin{aligned} x+\frac1x&=z,\\ x^2+\frac1{x^2}&=(x+\frac1x)^2-2=z^2-2,\\ x^3+\frac1{x^3}&=(x^2+\frac1{x^2})(x+\frac1x)-(x+\frac1x)=z^3-3z,\\ \vdots\\ x^{\ell+1}+\frac1{x^{\ell+1}}&=(x^\ell+\frac1{x^\ell})(x+\frac1x)-(x^{\ell-1}+\frac1{x^{\ell-1}})=\cdots.\\ \end{aligned} $$ Aquí la última línea contiene un general de la recurrencia de la relación con la definición de una secuencia de polinomios $q_\ell, \ell=1,2,\ldots$, de tal manera que $x^\ell+x^{-\ell}=q_\ell(z)$. Simplemente declarar $q_0(z)=2, q_1(z)=z$, y aplicar la recurrencia $$ q_{\ell+1}(z)=z q_\ell(z)-q_{\ell-1}(z) $$ para valores más altos de $\ell$.

Por lo tanto, el lado derecho de la $(*)$ es igual a $$a_k+a_{k-1}q_1(z)+a_{k-2}q_2(z)+\cdots+a_0q_k(z)=\sum_{i=0}^ka_{k-i}q_i(z).\qquad(**)$$

Observar que $\deg q_i=i$, de modo que en el lado derecho de la $(**)$ tenemos un grado $k$ polinomio.

Lo que todo esto significa es que podemos encontrar los ceros de una capicúa polinomio $p(x)$ incluso de grado $n=2k$ el proceso de:

  1. Escribir $x^k(p(1/x)$ en la forma $f(z)$ con un polinomio $f$ grado $k$.
  2. Encontrar los ceros de $f(z)$ (esto todavía puede ser de gravar a los si $k$ es grande).
  3. Para cada cero $z_j, j=1,2,\ldots,k,$ resolver la ecuación cuadrática $$x+\frac1x=z_j$$ to find two of the zeros of $p(x)$.

Ejemplo. Al $p(x)=x^4+x^3+x^2+1$, un capicúa de grado $4=2\cdot2$, vemos que $$ x^2p(\frac1x)=x^2+x+1+\frac1x+\frac1{x^2}=1+q_1(z)+q_2(z)=z^2+z-1. $$ Los ceros de $z^2+z-1$$z_{1,2}=(-1\pm\sqrt5)/2$. El resto es fácil.

1voto

Zak Henry Puntos 490

$a=z+\dfrac{1}{z}\Rightarrow a^2=\left(z+\dfrac{1}{z}\right)^2=z^2+\dfrac{1}{z^2}+2$

$a=z+\dfrac{1}{z}\Rightarrow a^3=\left(z+\dfrac{1}{z}\right)^3=z^3+3\dfrac{z^2}{z}+3\dfrac{z}{z^2}+\dfrac{1}{z^3}=z^3+\dfrac{1}{z^3}+3z+\dfrac{3}{z}$

$a=z+\dfrac{1}{z}\Rightarrow -2a=-2z-\dfrac{2}{z}$

A continuación, vamos a tener

$a^3+a^2-2a-1=0$

$\Leftrightarrow z^3+\dfrac{1}{z^3}+3z+\dfrac{3}{z}+z^2+\dfrac{1}{z^2}+2-2z-\dfrac{2}{z}-1=0$

$\Leftrightarrow z^3+x^2+z+1+\dfrac{1}{z}+\dfrac{1}{z^2}+\dfrac{1}{z^3}=0$

$\Leftrightarrow z^3\left(z^3+x^2+z+1+\dfrac{1}{z}+\dfrac{1}{z^2}+\dfrac{1}{z^3}\right)=0$

$\Leftrightarrow z^6+z^5+z^4+z^3+z^2+z+1=0$

Si este problema se presenta como un ejercicio, debe ser hecho como este (invierta los pasos de arriba):

$z^6+z^5+z^4+z^3+z^2+z+1=0$, sabemos que $z=0$ no es una raíz de la ecuación

$\Leftrightarrow \dfrac{z^6+z^5+z^4+z^3+z^2+z+1}{z^3}=0$

$\Leftrightarrow z^3+z^2+z+1+\dfrac{1}{z}+\dfrac{1}{z^2}+\dfrac{1}{z^3}=0$

$\Leftrightarrow z^3+\dfrac{1}{z^3}+3z+\dfrac{3}{z}+z^2+\dfrac{1}{z^2}+2-2z-\dfrac{2}{z}-1=0$

Deje $a=z+\dfrac{1}{z}$, tenemos:

$a=z+\dfrac{1}{z}\Rightarrow a^2=\left(z+\dfrac{1}{z}\right)^2=z^2+\dfrac{1}{z^2}+2$

$a=z+\dfrac{1}{z}\Rightarrow a^3=\left(z+\dfrac{1}{z}\right)^3=z^3+3\dfrac{z^2}{z}+3\dfrac{z}{z^2}+\dfrac{1}{z^3}=z^3+\dfrac{1}{z^3}+3z+\dfrac{3}{z}$

$a=z+\dfrac{1}{z}\Rightarrow -2a=-2z-\dfrac{2}{z}$

a continuación,$a^3+a^2-2a-1=0$.

1voto

No entiendo por qué se están refiriendo a la división. Todo lo que tienes que hacer es sustituir $$a=z+\frac1z$$ en $$a^3+a^2-2a-1$$ y simplificar. Usted debe obtener $$\frac{z^6+z^5+z^4+z^3+z^2+z+1}{z^3}\ .$$ (Creo que el $z^6+z^5+z^4+z^3+z^2+1$ en tu pregunta está mal.) Entonces usted tiene $$z^6+z^5+z^4+z^3+z^2+z+1=0\quad\hbox{if and only if}\quad a^3+a^2-2a-1=0\ .$$

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