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Polinomios: ganando irreductibilidad mediante la adición de una constante

EDITADO:

Deje $f\in\mathbb{Q}[X]$. Estoy interesado en la factorización de las propiedades de la familia $F:=\{f+c\}_{c\in\mathbb{Q}}$ de los racionales de polinomios que difieren de $f$ sólo por una constante. Específicamente:

1) creo que debe haber al menos un polinomio irreducible en $F$. ¿Cómo podemos demostrarlo?

2) Si $f$ es reducible, podemos determinar efectivamente un $c$ tal que $f+c$ es irreducible?

3) ¿Cómo son los asintótica de crecimiento y la densidad de los $c$ tal que $f+c$ es irreducible? Hay al menos un número infinito de ellos? ¿Cómo es que esto depende de los coeficientes del polinomio?

E. g, si $f(X):=X^2$ cualquier $c>0$ $f(X)+c$ irreductible, pero parece que a $X^3+3X$ puede ser hecho reducible por infinito (cada vez más escaso) los valores de $c$.

4) Si $f\in\mathbb{Z}[X]$, puede algo ser dicho sobre el residuo de la distribución de la $c\in\mathbb{Z}$ modulo cualquier prime?

5) ¿Cómo generalizar los resultados a otros campos? ¿Qué sucede con el grado 2 de polinomios reales de campos cerrados? Lo que sucede exactamente en los campos de la característica $p$?

6voto

Mala Puntos 4197

He recibido información importante de Michael Filaseta, con la que podemos responder:

1,2) elija un primer $p$ lo suficientemente grande, poner a $c=p-f(0)$ y considerar el polinomio $F(X)=f(X)+c$, lo que ha $F(0)=p$. Específicamente, si $f(X)=a_nX^n+\ldots+a_0$, mediante la selección de $p>|a_n|+\ldots+|a_1|$ podemos garantizar que $F(X)$ tiene todas sus raíces fuera del círculo unidad, debido a un proceso iterativo de aplicación de la inversa de la desigualdad del triángulo: $$|F(z)|\geq p-|a_1||z|-\ldots-|a_n||z^n|\geq p-(|a_1|+\ldots+|a_n|)>0,$$ donde hemos utilizado que $|z|\leq1$.

Supongamos $F$ factores $F(X)=g(X)h(X)$; a continuación, $g(0)h(0)=p$ es una factorización de un número primo, así, por ejemplo,$|g(0)|=1$. Por lo tanto, el valor absoluto del producto de las raíces de la $g$ no es mayor que 1 (por Vieta, teniendo en cuenta el coeficiente inicial de $g$). Esto implica que hay al menos una raíz de $g$ dentro de la (cerrado) círculo unidad. Pero las raíces de $g$ provienen de las raíces de $F$, por lo que hemos llegado a una contradicción.

Ahora, como hay infinitos números primos más grandes que $|a_n|+\ldots+|a_1|$, sabemos cómo encontrar un número infinito de $c$ tal que $f+c$ es irreductible.

3) de Hilbert irreductibilidad teorema también respuestas 1), y da el comportamiento asintótico: el polinomio $f+c$ es irreductible para casi todas las $c$. Concretamente, si denotamos $S(f,x):=\sum_{|c|\leq x, f+c\text{ irreducible}}1$ luego tenemos a $$S(f,x)=2x-o(x)$$ (el $2$ $2x$ sólo viene de el hecho de que consideremos $|c|\leq x$, por lo que la densidad se calcula con respecto a $2x$).

De hecho, es posible que el uso de los resultados de cerca de Siegel lema se podría demostrar $S(f,x)=2x-O(\sqrt{x}).$

5) Para polinomios de grado 2 sobre los reales, como ya se ha mencionado, se puede utilizar el signo del discriminante para garantizar la existencia de infinitos $c$, que asintóticamente han $$\lim \frac{S(f,x)}{2x}=1/2,$$ as (if $a>0$, say) there is a $c_0$ such that if $c<c_0$ then $f+c$ factors, while if $c>c_0$ then $f+c$ es irreductible.

Ahora cada verdadero campo cerrado es elementarily equivalente a los reales, y podemos codificar la condición en la discriminante en primer orden de la lógica, de modo que la misma se aplica a bienes de campos cerrados.

2voto

Sunrising Puntos 656

El caso de grado polinomios de $2$ $\mathbb{R}$ o $\mathbb{Q}$ puede ser manejado. Que $f(x) = ax^2 + bx$. Por la fórmula cuadrática, si $b^2 - 4ac

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