
книги из ГПНТБ / Канин, Е. С. Тождественные преобразования учеб. пособие
.pdf
|
|
|
|
|
|
- |
ЗВ |
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Toopeua |
2. |
|
(AnJ*= , nviv |
|
|
|
. /Л |
|
|
|
|
|
||||
|
Доказательство. |
Число |
Л- в |
степени |
содержится |
мно- |
|
||||||||||
жителем |
пь |
раз, |
|
оама же |
отемн* |
Ci^ |
беретоя |
множителем |
іг |
|
|||||||
pas |
(по определению |
стаne ни), значит, число |
Cl |
в выражении |
|
|
|||||||||||
(а,^"входит |
в качестве |
множителя |
/я - л рае ( |
ft |
рай по |
/ А |
, |
||||||||||
что может |
быть записано (по |
определению |
степени) |
как |
\Clmtl'. |
|
|||||||||||
|
Теорема |
3. |
(ател)К* |
|
а**. |
|
$ п к |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Произведение |
|
а п |
е>л |
ооотонт |
яз |
^ |
множителей |
|
Л- |
и |
||||||
/г |
множителей |
ê |
. |
Таких |
произведений |
по |
условию у |
нас |
1С . |
|
|||||||
Значит, по определению степени, выражение |
(a/n#/lJ |
ооотоит иг |
|
||||||||||||||
171 К- множителей |
Cl |
и /£Л£ |
множителей |
ê |
, что равно |
и.тл$п' |
|||||||||||
|
Теорему Э можно нарактеривовать как свойство дистрибутив |
|
|||||||||||||||
ности возведения степени относительно умножения (не путать о ак |
|
||||||||||||||||
сиомой дистрибутивности относительно сложения I ) . |
|
|
|
|
|||||||||||||
Интересно, |
что ети |
теоремы |
справедливы и |
в том случае,, когда |
ос |
|
нованием является не число, а алгебраическое выражение!. Все рас суждения повторяются точно также, как сделано выше для числовых оснований.
§ 4. Одночленной^многочлены, их приведение к квноии^скрм^
виду
I . Канонический вид одночлена.
Одночлен, как было определено в п.4 5 2, есть алгебраичес
кое выражение, в котором обозначены лишь одни умножения. Ниже приводятся примеры одночленов:
Зав- Ш ; - fût4jê. {-Ux*J*, |
/»**/***•/••• |
- 19 |
- |
|
|
|
|
В приведенных примерах |
имеются одночлены, |
записанные |
впол |
||
не удобно (например, а,Ч |
и 0,%х-хр*£ ) . |
в других одно |
|||
членах имеются явные неудобства: рчоднократно |
вотречается |
в К Е - Ѵ |
|||
честве множителя одно и то же переменное |
, За,і>а,с |
и д р . ) ; |
|||
дважды встречаются числовые |
множители, |
запиоанныѳ |
с помощью цифр |
||
( 3aê • Zù,c~)) в различных |
одночленах |
различен |
порядок |
записи |
постоянных и переменных множителей. Чтобы упорядочить запиоь од
ночлена, сделать |
ее более побной, вводится понятие |
канонического |
|
вида одночлена. |
|
|
|
Определение. |
Каноническим видом |
одночлена называется одно |
|
член, в котором постоянный и..;ояитель |
пишется первым, переыѳнпѵч |
||
же записываются в алфавитном порядке |
каждое в виде |
степени один |
|
р а з . |
|
|
|
Применяя коммутативность и асооциативность умножения и до
казанные выше 3 теоремы, каждый одночлен мож..о привести к кано ническому виду:
3aê • ZcbC =3 Zaa êc - |
|коммутативность |
умножения |
|
ассоциативность |
умножения |
*( 3-2 |
теорема I |
л |
|
||
|
|
|
~- е&Чс • |
определение произведения патуральных |
|
чисел. |
|
В рассматриваемых примерах канонический вид одночленов таков:
S; а*; Ѵ 7 л ; иЧ ; ^сс, 5&4t • 0,1 х у*; ßa'Sc; -fat)3
Определение. Постоянный множитель в каноническом виде од
ночлена называется коэффициентом.
В рассмотренных примерах коэффициенты одночленов (по порядку): 5; I ; І ? ; \\ 3 ; 0,2; 6; -0,006; 4; 8. Коэффициент I обычно в
|
|
|
|
- ао |
- |
|
|
|
|
одночлене не |
пишется. |
|
|
|
|
|
|
||
Определение. |
|
Два |
одночлена называются |
равными, если |
они |
||||
имеют одинаковый канонический вид. |
|
|
|
|
|||||
Пример. |
За-Иас - |
аг3ёе |
|
|
|
|
|||
2. Приведение подобных одночленов. |
|
|
|
||||||
Определение. |
Подобными |
раэываотся одночлены, |
канонический |
||||||
ВИА которых |
отличается |
.ибо |
только |
коэффициентами, |
либо ничем |
||||
не отличается. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Примеры подоі-яых одночленов: |
& о и |
° > г* |
д > |
d |
|||||
il èaêxy; |
2,3 и |
1969 |
|
|
|
|
|
Примеры одночленов, которые не являются подобными:
На основании аксиомы дистрибутивности (умножения по отноше нию к сложению) сумму подобных одночленов можно заменить одним одночленом:
|
Такое преобразование называется приведением подобных одно |
|||||||||||
членов'. Это |
именно |
преобразование, |
а |
не алгебраическая |
операция: |
|||||||
как |
было установлено |
в § I , .п.З, в |
полугруппе |
одночленов сложе |
||||||||
ние |
не |
определяется. |
Поэтому, обозначая сумму одночленов, надо |
|||||||||
иметь |
в виду, |
что |
не |
всегда эта сумма есть одночлен. В приведен |
||||||||
ном выше примере сумма одночленов |
преобразовалась в одночлен. |
|||||||||||
В следующем |
примере |
этого |
сделать |
нельзя: 3,У&л$с'2,2 |
&*е*с - |
|||||||
- 2 Za^ê'c і |
• |
К а |
к |
Б И Д н ° і |
второй |
одночлен этой суммы не явля |
||||||
ется |
подобным двум |
другим, |
а |
первый |
и третий |
одночлены |
подобны. |
|||||
И хотя |
преобразовать |
данную |
сумму |
в |
одночлен |
не іредставляется |
||||||
возможным, |
привести |
подобные |
одночлены все же |
можно: |
û,Lêt*- |
- 21 -
коммутативнопть сшяения аосоциатлинооть сложения
= (3. Ч- Ifij* Hi *- Я, Sa H3с *
их рядом, |
применяя |
коммутативность я ассоциативность |
сложения, а |
|||||
затем применить |
дистрибутивность. |
|
|
|
|
|||
|
3. |
Просто идя й вид многочлена, |
|
|
|
|||
|
Многочленом выи была названа |
сумма одночленов: раоомотреи- |
||||||
ныѳ в прѳдыдувем пункте суммы одночленов и есть многочлены. При |
||||||||
ведение подобных одночленов упрощает многочлен. Однако, одночле |
||||||||
ны в многочлене |
могут быть дани и не в каноническом виде. Чтобя |
|||||||
привѳотн подобные одночлены в каком-либо многочлене, |
нужно |
преж |
||||||
де |
запиоать его одночлены в каноническом виде. |
|
|
|
||||
|
Определение. |
Многочлен, все одночлены которого |
имеет |
кано |
||||
нический вид и среди них нет подобных, называется простейшим ви |
||||||||
дом |
многочлена. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Tas в ириведением выше примере простейший вид многочлена |
|||||||
1,ЧаЧс*-1,ГлЧ*е |
|
- *,*ал*с'естъ |
многочлен 1,1Лл6г- |
|
2,*аЧлс |
|||
|
Пример приведения многочлена к простейшему виду: |
|
|
|||||
IX |
fx |
- /Ра* |
Ъ -Га*х+ 9л *х - |
/ 2 * *à х + Уа.1 = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
приведение |
одночленов к |
||
|
|
|
|
|
каноническому виду |
|||
* и***х"+9х*+ fax*- Пах *-m*x'-faii>h\ |
|
сложения |
||||||
|
|
|
|
|
'коммутативность |
|||
|
|
|
|
|
ассоциативность |
сложения |
||
|
|
|
|
|
дистрибутивность |
|
|
|
|
|
|
|
|
оппеделение |
суммы рацио |
||
|
|
|
|
|
нальных чисел |
|
|
|
|
|
|
- |
22 - |
|
|
|
--Их"- |
?ах'~ |
J0"** |
г- |
* a |
' x t *a*\ |
замена сложения вычитанием. |
||
Всякий многочлен |
можно |
привести |
к простейшему |
виду. В тоы |
||||
случае, |
когда все одночлены, |
входящие в многочлен, |
подобны между |
|||||
собой (или могут |
быть |
преобразованы в подобные), после приведения |
||||||
многочлена к простейшему |
виду получается одночлен. |
|
||||||
4. |
Канонический |
вид многочлена |
от одного переменного. |
|||||
К простейшему виду можно приводить многочлены как одного, |
||||||||
так и нескольких |
переменных. Но простейший вид многочлена еде не |
|||||||
оамый удобный для запиои |
его . Многочлен от одного переменного |
|||||||
удобнее, |
например, |
записывать так, чтобы члены его были располо |
||||||
жены по убывающим |
степеням переменного. Например: |
|
ZOX1- i4xit0i3x-Vx*tx1i-2*
|
' |
- |
коммутативность сложения |
= lux*- 34X1 * О, Зх+ %ч+ 2 ' |
|
приведение подобных одночленов |
|
* х^-ЗЧх'+^бх2* |
О/Зхч-Z • |
|
канонический вид многочлена. |
Чтобы привести многочлен от одного переменного к каноничес кому виду, лучше сразу все его члены расположить по убыванию по казателей степеней, применяя коммутативный закон сложения, а за
мы уже приводить подобные одночлены. Предыдущий пример можно бы выполнять следующим образом:
Z0x*-34xsr 0,3х -Чхг+хи Z -
|
|
|
|
коммутативность сложения |
|
|
|
|
приведение подобных одночленов |
Если обозначать коэффициенты одночленов канонического вжда |
||||
многочлена буквами |
Ci0>aii |
^xjai |
и т . д . , то многочлены от пере |
|
менного |
SO запишутся так: |
|
||
Си - |
многочлен |
нулевой |
степени |
|
|
|
- 23 |
- |
|
|
|
(LfXt CU - многочлен первой |
степени |
(линейный многочлен) |
||||
(Х^х^+с^х * Си - многочлен |
второй степени |
|
||||
в$Х3+ a^x'-f OfZtOt - многочлен |
третьей степени |
|
||||
ClifX^ta^-t съх**- OfXi-cu- многочлен четвертой |
степени и т . д . |
|||||
|
В самом общем случае многочлен |
/г-ой степени от перемен |
||||
ного |
X имеет |
канонический |
вид |
cinX^t CLr-i X" |
V . . .i-aixit-a,xtall |
|
|
Замечание. |
В высшей алгебре |
рассматривается |
канонический |
||
вид многочлена от нескольких переменных или лексикографическое |
||||||
расположение одночленов многочлена. |
|
|
||||
|
Остается определить равенство двух многочленов от несколь |
|||||
ких |
переменных. |
|
|
|
|
|
Определение. Два многочлена, приведённые к простейшему виду^на зываются равными, если равны их коэффициенты з подобных одночленах.
Для многочлена от одного переменного это определение будет
выглядеть проще: два многочлена от одного переменного |
называют |
ся равными, если равны их коэффициенты при одинаковых |
степенях |
переменного. |
|
Сформулированное выше определение равенства можно перефра зировать: два многочлена от нескольких переменных называются равными, если их можно привести к одному простейшему виду.
Таким образом, для сравнения двух |
многочленов, достаточно |
|
привести их к простейшему виду. |
|
|
Пример. Даны многочлены |
Zêe-~+ Ot2è3t t êlc r Be*г êc |
|
и 3ß*C +2ê3e + елС-іН3й |
f êc* |
от переменных S и С . |
Приведем их к простейшему виду:
* коммутативность сложения
|
|
- |
24 - |
|
|
|
ft Sc V к A]t |
QH'c |
{jic |
t- ей J= |
ассоциативность |
сложения |
|
= 5есл+С1хВ*с |
f #Ъ f êe*. |
приведение |
подобных одночленов |
|||
|
|
|
|
коммутативность |
сложения |
|
|
|
|
|
приведение |
подобных одночленов. |
|
Многочлены |
имеют |
один |
и тот ке |
простейший |
вид, |
значит |
§ 5. Раскрытие скобок
Кроме рассмотренных преобразований (приведение к каноничес кому или простейшему виду) над одночленами и многочленами могут быть выполнены и другие преобразования. Во-первых, над многочле нами можно выполнять операции сложения и вычитания, операцию ум ножения (деление, как было уже установлено в § I п.4, в кольце многочленов не опреде іено) . Во-вторых, если рассматривать одно член как частный случай многочлена, то надо изучать и произведе ние одночлена и много члена.
.По договоренности (§ 2) все названные операции можно только обозначить. При этом многочлен надо заключить в скобки, иначе нарушится порядок обозначенных действий. Дальнейшие преобразова
ния и будут |
заключайся |
в том, чтобы правильно раскрыть постав |
|||||
ленные |
при обозначении |
операций |
скобки, |
преобраэуя.получениое |
|||
:,еуюе |
рациональное |
выражение в |
многочлен |
простейшего вида. |
|||
I . Раскрытие скобок в произведении одночлена и многочлена. |
|||||||
Пусть |
а,І>,с |
и |
d какие-то |
одночлены. Для простоты можно |
|||
Сигать их |
заданными в |
каноническом |
виде. Е,лн же это не так, то |
|
- 25 - |
|
|
|
одночлены всегда можно |
привести |
к каноническому виду. |
|
|
По определению ê+t |
+ d |
есть многочлен, |
а(£'+ |
d) _ |
произведение одночлена |
Л- и многочлена е*-с?сС |
. |
Применяя |
дистрибутивность умножения относительно слокетия, можно раскрыть скобки в этом произведении: (X[i>+c+d) * aet-ß,e räd. Преобразо вание раскрытия скобок в произведении одночлена и многочлена вы полнено. Дальнейшие преобразования уже не являются раскрытием скобок, они могут быть лишь приведением многочлена к, простейшему виду.
Примеры:
дистрибутивность
приведение одночленов к лэноническому виду.
В этом примере многочлен (как и I рассмотренном выше более общем случае) состоит из 3 одночленов. Поскольку дистрибутивность
умножения |
спргведлива по отношению н сложению |
любого |
натурально |
|||
го числа |
слагаемых, то и многочлен |
в скобках |
ыожес содержать не |
|||
только 3, |
но и 2,4,5,6 и т . д . любое |
натуральное число |
слагаемых- |
|||
одночленов. Одночлен же перед |
скобками |
может |
как содержать пере |
|||
менные множиіеди, так и быть постоянным. |
|
|
||||
Например: I ) 15(лЧ+л*1)* |
Zïa4 |
+г5а$\ |
|
'Шбх-Зах*.
В некоторых случеях раскрытие скобок в произведении одночлена и многочлена производится как часть более сложного преобразования:
- Зх |
г |
- |
-zzyx і г ху/•/;/• |
дистрибутивность (раскрытие скобок |
|
в произведении одночлена и много |
|||
|
|
|
|
члена) |
|
|
- |
26 |
- |
<- Хл,3,і- |
ftr-/* |
э-ъ-3и -h У ЖІЛ (приведение одночленов к ханоничѳс- |
||
-ЭЬУ |
~ |
$ |
g |
іѵ01<:у виду |
коммутативность слокения приведение подобных одночленов.
В случае необходимости нужно уметь объяснить приведение, по
добных одночленов ссылкой |
на дистрибутивность, а приведение |
од |
||||
ночленов |
к канекичзскому виду - ссылжой на коммутативность |
и ас |
||||
социативность уинонекия, теорему I и определение умножения рацио |
||||||
нальных |
чисел. |
|
|
|
|
|
2. Раскрытие скобок в сумме и разности многочленов. |
|
|
||||
Пусть даны многочлены |
a,tê> + c |
и х+у |
+ р |
. |
Здесь |
|
выбраны |
многочлены из трех |
слагаемых - |
одночленов, |
хотя |
число |
.таких слагаемых в многочлене может быть совершенно произвольно
(но конечно . ! ) . |
|
|
|
|
|
|
|
||
fcc + ê+c |
) -г fx |
TJ/rpJ |
.- |
сумма двух |
многочленов, |
|
|||
(а + егс) |
- |
fx |
+jp тр) |
- |
разность двух многочленов. |
||||
В первом случае скобки раскрываются применением ассоциатив |
|||||||||
ного закона: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(cti-êrc)t(xt^ |
|
t-p) |
= |
|
|
|
|
||
= Cltêi-C |
t{х+утр>) |
- |
определение суммы нескольких |
слагаемых |
|||||
- fc + êi-О |
І-хт^т |
р |
|
ассоциативность |
сложения. |
|
|||
Во втором |
случае (в |
разности многочленов) первые |
скобки, в |
которые заключено уменьшаемое, раскрываются на основании опреде
ления |
сложения |
нескольких слагаемых, скобки же, |
в которые заклю |
|
чено |
вычитаемое |
(перед |
которыми стоит знак ( - )), |
раскрываются по |
дистрибутивному закону (множитель перед скобками - I ) : |
||||
(а,+е+с)-(х+у |
+р) • |
|
|
|
« CL+ê-rC ~ (х+у'tр) |
» |
[определение слЬкения несюзлыкх слагаемых |
- 27 -
= at ê-te. +(--f)(x-rytp)* |
замена вычитания |
іложением |
•* a + $+с +(- /) X //- |
дистриоутивность |
|
- cLtê+c-x -y -p • |
замена сложения |
вычитанием. |
|
ассоциативность |
сложения |
|
ассоциативность |
сложения |
Примеры: |
|
|
|
приведение |
подобных |
одночленов |
|
||
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
\ определение |
сложения |
нескольких |
слагаемых |
||
|
|
|
|
|
дистрибутивность |
|
|
||
* xt (ZLj-ly)-k. |
|
|
|
ассоциативность сложения |
|
||||
s xt- O-k. '- |
|
|
K |
) |
сумма противоположных выражений |
||||
(xt Zy)-tyt*)* |
X +iy-(iy+ |
аксиома б. |
|
|
|
, . |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Раскрытие |
скобок в сумме и разноотж многочленов является |
||||||||
частным случаем |
преобразований, выполненных в последнем |
примере |
|||||||
предыдущего |
пункта. |
|
|
|
|
|
|
||
3. Раскрытие |
скобок в произведении |
многочлонов. |
|
||||||
Если |
atê-tc- |
и |
х+у+р |
- |
какие-то многочлены, то |
(a-<-ê+c){x+y-t-p) - их произведение. Чтобы записать это произве дение в виде многочлена, надо раскрыть в нем скобки. Можно бы определить произведение двух многочленов, как это сделано в п.Ч § I , Но если выбран путь, при котором законы действий сформули рованы в качѳстэѳ аксиом, следует его и придерживаться. Неодно кратное (в этом случае, четырехкратное) применение дистрибутив
ного закона позволяет раскрыть скобки в произведении многочленов:
(a+ê>+c)(x+tfi-p)'•
я а а
= (са-В+с)т / fa +
дистриоутивностьдистрибутивност V,можно(можн сумму
+ (atfaW.
cc + êï& обозначить одпой буквой", например, буквой d j