Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Канин, Е. С. Тождественные преобразования учеб. пособие

.pdf
Скачиваний:
17
Добавлен:
19.10.2023
Размер:
3.35 Mб
Скачать

 

 

 

 

 

 

-

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.

тел)К*

 

а**.

 

$ п к

 

 

 

 

 

 

 

 

Произведение

 

а п

е>л

ооотонт

яз

^

множителей

 

Л-

и

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-~+ Ot3t 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

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

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ