高等代数教案第二章多项式

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1)典型分解式:在多项式的分解式中:a)把每个不可约多项式 (因式)的最高次项系数提出来,使它们成为首项系数为1的多项式; b)再把分解式中相同的不可约多项式合并在一起(写成方幂的形式). 则的分解式可写为:.其中是的首项系数,是不同的最高次项系数为1的不 可约多项式,.这种分解式叫做的典型分解式(标准分解式).
TH2.3.1 中任意两个多项式与一定有最大公因式.除一个零次因式外,
不全为0的与的最大公因式是唯一的;即若是与的一个最大公因式,则对
当与不全为0时,也是与的最大公因式,且只有这样的乘积才是与的最大公
因式.
例1. 设求(,).
解:
||
|
-13
|1
|
|5
.
0
(3)性质:
1)任意两个多项式的最大公因式不因数域的扩大而改变.
2.1 一元多项式的定义和运算
一 教学思考 1. 本节纯形式地定义了一元多项式的概念及有关运算(加.减.乘).
从中注意一元多项式的定义与中学数学中多项式的联系与区别,以及多 项式相等的概念分析.另外一个重要的结论是所谓的“次数定理”,其本身 证明易于理解,重要的是应用它证明有关问题.
2. 本节内容较简,注意概念的准确.严密. 二 教学过程 1. 基本概念
1. 在内,除法不是永远可以施行的,因此关于多项式的整除性的研究, 也就是一个多项式能否除尽另一个多项式的研究,在多项式理论中占有 重要地位.本节限于数域上讨论多项式的整除性,其与整数的整除性类似, 注意对照学习.
2. 多项式的整除性是多项式之间的一种关系(等价关系),为加深对 此概念的理解,需掌握一些特殊多项式(零多项式,零次多项式)间的整 除关系及整除的性质.
2. 为理解最大公因式,讨论一下两个零多项式及零多项式与一个非零
多项式的最大公因式的问题、最大公因式的存在性.个数定理包含了最
大公因式理论的所有问题,其中个数及之间关系由定义不难证明,重要的
是存在性,其证明过程实质上是一种求法——辗转相除法.
3. 互素是用最大公因式(为1)来定义的,此可解释其中的含义(仅
非平凡因式. 2. 不可约多项式.可约多项式
1)定义2. 设,且;若在中只有平凡因式,则称是数域上的一个不可约 多项式;若除平凡因式外,在中还有其它因式,则称是数域上的一个可约 多项式.
结合定义1及注定义2等价为: 定义. 若的一个次多项式能分解为两个次数都小于的多项式与的乘 积: (1)则称在数域上可约;若在中的任一形如(1)的分解总含有 一个零次因式,则称在数域上不可约. 2)性质 设为数域 (1)若不可约,则对也不可约. (2)设不可约,对,则或者,或者. (3)设不可约,且,则,至少有一个成立. (二)定理
1. 两个定理 TH2.4.1 中每一个次多项式都能分解为的不可约多项式的乘积. TH2.4.2 令,且可分解为 ,
其中每个,都是中的不可约多项式.则 1); 2)适当调整的次序后可使.换句话说:若不计零次因式的差异,多项
式分解成不可约因式的乘积的分解式是唯一的. 2. 多项式的典型分解式(标准分解式)及其应用
法的叫做数环上的一元多项式环.
2. 基本定理
多项式的加法和乘法满足如下算律:设,,
A);(交换律)
B),

(结合律)
C); (分配律)
TH2.1.1(次数定理)设 ,且,;则
(1)当时,;
(2).
Cor2.1.2 至少有一个成立.
Cor2.1.3 (乘法消去律)若而,则.
2.2多项式的整除性
一 教学思考
定义1. 数环上一个文字的多项式或一元多项式指的是形式表达式: (1)其中.
定义2. 若数环上两个一元多项式具有完全相同的项,或者仅差一些系
数为0的项,则称和相等.记作.
定义3. 若 , 叫做的最高次项,非负整数叫做的次数,记作.(即.
定义4. 设,
是数环上两个多项式,且;
(1)与的和(记为)指的是多项式:
互素的概念.性质及判定.
2. 重点:最大公因式的概念、性质及求法.
3. 要求:理解掌握上述有关概念、性质,掌握辗转相除法.
三 教学过程
1. 多项式的最大公因式
(1)定义1. 设,若,则称是与的一个公因式.
定义2. 设,若满足:
A);(是与的一个公因式)
B)对,若,则有.则称是与的一个最大公因式.
(2)最大公因式的存在性、求法
3. “唯一分解定理”没有给出因式分解的方法,因而具体对多项式进行 因式分解需具体问题具体分析,需用中学学过的具体方法进行尝试(没 有一般方法),同时指出的是由“典型分解式”可得求两个多项式的公因 式与最大公因式,而其前提是当知“典型分解式”时,但分解因式没有一般 方法,所以此不能代替前述的具体方法——辗转相除法;而其中蕴涵着 下节得出的一个分解因式的思路——分离重因式法. 二 内容、要求
1. 内容:重因式.重因式.导数.没有重因式的充要条件. 2. 要求:掌握有关概念及定理1-2,以及分离重因式法. 四 教学过程
1. 概念 定义1. 在的分解式中,若不可约多项式出现且只出现次,则称为的一 个重因式.当时,称为的单因式;当时,称为的重因式;当时,即在的分解式 中不出现,不是的因式,称为的零重因式. 定义1补. 若不可约多项式满足:,而,则称为的一个重因式(其中为 非负整数).当时,称为的单因式;当时,称为的重因式;当时,即在的分解 式中不出现,不是的因式,称为的零重因式. 定义2. 设,称为的(一阶)导数,记为.即=. 2. 定理 TH2.5.1设不可约,若为的一个重因式,则为的一个重因式;特别的单 因式不是的因式. TH2.5.2 次多项式没有重因式与互素. 最后:讨论因式分解的一种思想方法——分离重因式法 设,有典型分解式若,有且 ,从而(,则可令 ;比较上述有关式子可知. 上述意思是:若用除以,则得商是一个与 具有完全相同的不可约因式而没有重因式的多项式.由此得思想:若将 能分解的话,便知的不可约因式,再确定每个不可约多项式在中的重数 (作带余除法直至不能整除). 例:在中分解
有零次公因式),这有利于验证性质;定义本身也包含了证明互素的方
法(求最大公因式).
4. 由于最大公因式的求法——辗转相除法,实质是重复实施带余除法,
所以由带余除法的特性(唯一性)可证多项式的最大公因式不随数域的
扩大而改变.
二 内容、重点.要求
1. 内容:最大公因式的概念、性质(包括个数.之间关系)及求法,
1. 内容:一元多项式整除的定义.性质,带余除法. 2. 重点:整除的定义.带余除法定理(它是判断整除.最大公因式及多 项式的根的基础). 3. 要求:正确理解掌握整除概念.性质,掌握带余除法定理. 三.教学过程 1. 多项式的整除及性质 定义1. 设若使得 (1) 则称整除(除尽);用符号表示.用符号表示不整除,(即对都 有). 当时,称是的一个因式,是的一个倍式. A)若.,则;(传递性) B)若.,则; C)若,则对有;特别 ,; D)由B.C若,则对 ,有; E)零次多项式整除任一多项式; F)对,有;特别; G)若.,则. 2. 带余除法 TH2.2.1(带余除法)设,且,则 (1)使得; ()
其中或. (2)满足()式及条件的只有一对.
Cor1.设, (1); (2)除的余式为0. Cor2. 设是两个数域,且,若,且在内 ,则在内.(即多项式的整除性不随 数域的扩大而改变.)
2.3 多项式的最大公因式
一 教学思考 1. 本节讨论了最大公因式的概念、性质(包括个数之间关系)及求
法,互素的概念及性质.从内容上看与整数的整除性的有关内容是平行的, 不难理解,但须注意其不同的特征.
3. 数域上任意两个多项式总有带余除法结论成立,其证法思想是在中 学代数中多项式的长除法的运算表示实质的一般化,唯一性用同一法.
4. 证明的思想可从定义.带余除法得到的充要条件以及将分解成两项 之和而每一项能被整除,或将分离出作为一个因子来考虑.
5. 整除性不随数域扩大而改变是由带余除法得到的一个非显而易见 的结论. 二 内容、重点.要求
2. 本章内容学生部分熟悉,但如此严格地系统讨论一元多项式的整除 理论及多项式的因式分解和多项式的根的问题还是初次见到,特别是对 于准确地刻化概念.严谨地推导论述,学生很不习惯,因此在教学中要注意 训练学生正确掌握概念.学会推理有理有据,做好示范. 二 内容、要求
1. 内容:一元多项式的定义和运算.多项式的整除性(整除、带余 除法).最大公因式(概念.性质.辗转相除法.互素).唯一分解定理.重因 式.多项式函数与多项式的根.复数.实数.有理数域上的多项式的因式分 解.有理数域上的多项式的可约性及有理根.多元多项式.对称多项式(不 讲).
2)TH2.3.2. 若是的一个最大公因式,则在里可以求得多项式使得:.
例2. 设,求,且求相应的. 分析:本题不仅求,且求相应的,而由定理2中证知不仅与余式有关, 且与商式有关,因而在辗转相除中不允许系数变化,将所得的等式逐步代 回整理即可.(解略) 2. 多项式的互素及其性质 1)定义. 设,若在内除零次公因式外不再有其它公因式,则称与互素. 2)互素的充要条件 TH2.3.3 与互素. TH2.3.3 设, 与互素使得. 3)性质 (1)若,都与互素,则与互素. (2)若|,而与互素,则|. (3)若与都有:|,|,而与互素,则|. 3. 最大公因式及互素概念的推广 1)个多项式的最大公因式 定义. 设,若 (1); (2),有. 则称为的一个最大公因式. 2)个多项式互素 定义. 若,除零次公因式外没有其它公因式,称这一组多项式互素.
2)典型分解式的应用 A)若有典型分解式 (),则是的因式的充要条件是:有以下典型分 解式,其中为的首项系数,(注可为0,此时,即不一定全含的不可约因式). B)求() 若,
,其中 与互不相同,令;则 (.
2.5 重因式
一 教学思考
1. 本节引入重因式的概念,讨论重因式的有关问题. 2. 当知道多项式的典型分解式(建立一般分解式基础之上的)时,很 容易观察到有那些重因式.且几重,以及有无重因式.但由于1中所述原因, 需另辟道路来解决此问题,为此形式地引入了多项式的导数的概念(与 分析中定义不同,结果一致),且通过典型分解式,很容易得到的重因式与 的重因式之间的关系,由此得到没有重因式的充要条件. 3. 本节内容简洁完整,从中注意的是:一是有无重因式与是否互素, 而互素不因数域的扩大而改变,所以在中无重因式,则在中也无重因式; 二是判断有无重因式有规范的方法;三是通过分析与以及,还有除以所 得商间的关系,可得将因式分解的一种思想——分离重因式法,其中把方 法步骤规范化(五步). 二 内容、要求
第二章 多项式
一 综述 1. 多项式是中学代数的主要内容之一.本章从两个不同的角度对一元
多项式进行了讨论;首先用纯代数的观点,从一元多项式的一般形式入 手,在一般数域上讨论了一元多项式,围绕着一元多项式的因式分解这一 中心内容,分别讨论了一元多项式的概念.运算.整除理论.最大公因式和重 因式等内容,从而建立了一元多项式的一般理论;然后用代数的观点进 一步在具体数域(即)上讨论了一元多项式的根与因式分解问题,从而 在具体数域上发展了多项式的因式分解理论.在学习一元多项式的基础 上,鉴于多元多项式的复杂性,仅讨论了多元多项式的基本概念与对称多 项式基本定理及应用.
2.4 多项式的分解
一 教学思考
1. 多项式的分解是多项式理论的一个核心问题,在前几节的基础上, 本节解决了多项式“不能再分”及“分解唯一性”等理论问题,这对中学相关 内容有直接的指导作用.
2. 从内容上讲本节内容简洁完整(一个概念.两个结论),但需注意 概念(不可约)与数域有关,其性质与“互素”类似;“唯一分解定理”的理 论证明是运用数学归纳法结合消去律,也不难理解,但需指出的是:
1. 内容:不可约多项式的概念及性质.唯一分解定理. 2. 要求:掌握不可约多项式的概念及性质,会用性质推证某些命题; 掌握唯一分解定理,它是多项式整除性理论的一个重要定理,在许多有关
多项式理论的推导中很有作用,会用其推证有关问题. 三 教学过程
(一)概念
1. 多项式的平凡因式.非平凡因式 定义1. 对有;称与为的平凡因式.若除与之外还有其它因式,称为的
,这里时,取.
(2)与的积(记为)指的是多项式:
,
其中,.
(3)由多项式运算的定义,数环上两个多项式的和.差.积的系数可由的
系数的和.差.积表示,由于的系数属于,因而它们的和.差.积也属于,所以数
环上两个多项式的和差积仍是数环上的多项式,故可类于数环的概念:
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
我们用表示数环上文字的多项式的全体,且把其中如上定义了加法和乘
2. 要求:掌握数域上的一元多项式的概念.运算.次数定理及应用;理 解多项式的整除概念和性质,理解和掌握带余除法;掌握最大公因式的 概念.性质.求法,以及多项式互素的概念和性质;理解不可约多项式的概 念,掌握多项式的唯一分解定理;理解多项式的导数及重因式的概念,掌 握多项式有无重因式的判别法;掌握多项式函数及多项式的根的概念; 掌握复.实数域上的多项式因式分解定理;熟练掌握有理系数多项式的 有理根的求法.
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