Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
10-15,22-25.docx
Скачиваний:
6
Добавлен:
01.03.2025
Размер:
96.2 Кб
Скачать

25. Последовательность Штурма. Теорема Штурма. Алгоритм построения последовательности Штурма.

Пусть f(x) [x] без кратных корней. Последовательность множеств

[x] называется последовательностью Штурма, если выполнены 4 условия:

  1. не имеет действительных корней.

  2. не имеют общих действительных корней.

  3. Если при 0 < < s, то и разного знака.

  4. Если - корень f (т.е. ), то меняет знак с «-» на «+» при переходе

через .

Пусть есть конечная последовательность Вычеркнем из нее 0. Все положительные числа заменим «+», а все отрицательные «-». Число мест, где «+» и «-» стоят рядом, называется числом перемен знаков в исходной последовательности.

-1, 8, 0, 16, -4, 9, 11: -,+, ,+,-,+,+ - 3 перемены знака.

Теорема. Пусть f(x) [x] без кратных корней и [x] – последовательность Штурма. Для любого c обозначим через W(c) число перемен знаков в последовательности . Если a,b и a < b, то число корней многочлена f(x) на [a;b] равно W(a) – W(b).

c-s

+/-

+/-

-/+

c

+/-

0

-/+

c+s

+/-

+/-

-/+

Доказательство. Понятно, что значение W(c) может изменяться только при переходе через корень одного из многочленов . Рассмотрим 2 случая:
  1. c – корень при 0 < < s.

Число перемен знаков не меняется при переходе через c.

  1. c-s

    -/+

    +/-

    c

    0

    +/-

    c+s

    +/-

    +/-

    c – корень

Число перемен знаков уменьшится на 1.

Построение последовательности Штурма. Возьмем

в качестве производную многочлена f. Если уже

определены и deg > 0, поделим на с остатком и положим

равным остатку со знаком «-». . Проверим, что - последовательность Штурма:

  1. = НОД(f,f’), он есть ненулевая константа, т.к. многочлен f не имеет кратных корней, а

значит, взаимно прост с f’.

  1. Пусть – общий корень и . Подставим Получим и т.д.

Откуда – противоречие.

  1. П усть . Подставим в (*). Получим значит знаки разные.

  2. f *f’ меняет знак с «-» на «+». f’ > 0 f’ < 0

Пример. Отделим корни

многочлена

. Возьмем в качестве

многочлен .

­­­ |

| x + 1 |

-2x – 1

1

W(c)

-

+

-

+

3

+

+

+

+

0

-

0

+

+

1

0 ==> 2

+

+

+

+

0

1 ==>

+

-

-

+

2

-1 ==>

+

0

-

+

-2 ==>

-

+

-

+

-3 ==>

Вывод. У три действительных корня:

Пример. Доказать, что у многочлена нет положительных корней.

+

+

-

+

+

-

Решение. Пусть , а - это , а в качестве Имеем В качестве . Тогда – последовательность Штурма на [ ] для любого .