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¿Cómo demostrar que un polinomio es bijective?

Deje $P:\mathbb{R} \rightarrow \mathbb{R}$ una función polinómica. Deseamos determinar el bijectivity de $P$. La primera cosa que viene a la mente es que muestra que la derivada no cambia de signo. Sin embargo, en mi opinión, esto no es trivial para los de alto grado de los polinomios.

Este problema puede ser resuelto fácilmente para tipos específicos de polinomios. Deje $P(x)=mx+b$$m≠0$, un polinomio de grado uno. Es inyectiva ya que $m(x+c) + b = mx + b \Longrightarrow c=0$. Es claramente surjective desde el inverso $P^{-1}(x)=m^{-1}(x-b)$ está definida para todo real $x$. Otra observación que podemos hacer es que si tenemos un polinomio de la forma $x^n + c$ $n$ impar, esto es bijective, que un polinomio de incluso el título es nunca bijective, y un polinomio de grado tres $ax^3 + bx^2 + cx + d$ $a≠0$ es bijective iff $3ac \geq b^2$. Las pruebas de estas afirmaciones no son difíciles.

Se hace difícil, sin embargo, cuando tenemos trivial impar grado de los polinomios de $n \geq 5$. Aquí es donde yo no estoy seguro de cómo proceder.

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Hagen von Eitzen Puntos 171160

Deje $Q$ ser un polinomio. Calcular $D=\gcd(Q,Q')$. A continuación, las raíces de $D$ son precisamente las múltiples raíces de $Q$ y son de multiplicidad uno menos. Por lo tanto, $Q/D$ es un polinomio con las mismas raíces como $Q$, pero todas las raíces son simples. Finalmente, $R=\gcd(Q/D,D)$ tiene precisamente las múltiples raíces de $Q$ como raíces y, de hecho, tan simple raíces. Vamos a llamar a $R$ la simplificación de $Q$.

Necesitamos que $\deg P$ es impar y que cada punto crítico (es decir, la raíz de $P'$) es una raíz de $P'$ incluso de la multiplicidad. Calcular una secuencia de polinomios $F_0,F_1,\ldots$ como sigue: vaya a $F_0=P'$. Para cada una de las $n$, vamos a $R_n$ ser la simplificación de $F_n$$F_{n+1}=F_n/R^2$. Podemos parar tan pronto como $R_n$ es constante. Entonces cualquier raíz de $F_n$ es una raíz de multiplicidad impar de $P'$. Por lo tanto lo que queda es demostrar que el $F_n$ no tiene raíces reales. Esto se puede hacer con Sturm secuencias.

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