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

Гашков С.В. Современная элементарная алгебра в задачах и решениях

.pdf
Скачиваний:
134
Добавлен:
27.03.2016
Размер:
1.97 Mб
Скачать

Приложение

321

Образцы экзаменационных задач

1.Вычислите двумя способами (1 + i)n и напишите соответствующие тождества с биномиальными коэффициентами.

2.Найдите число всех первообразных корней группе корней 1999-й степени из еди-

ницы.

3.

Нарисуйте на комплексной плоскости множество точек z таких, что

˛

1 − az

˛

< 1.

 

 

˛

 

˛

 

4.

Найдите коэффициент при x10 у многочлена (1 + x + x2)10.

˛

 

˛

 

 

 

 

 

5.

Найдите сумму коэффициентов многочлена (1 − x + x2)10.

 

 

 

 

6.

Найдите сумму всех натуральных делителей числа 1999n.

 

 

 

 

7.

Решите уравнение (x2 + x + 4)2 + 8x(x2 + x + 4)2 + 15x = 0.

 

 

 

 

8.

Решите уравнение 4(x + 5) (x + 6) (x + 10) (x + 12) − 3x2 = 0.

 

 

 

 

9.

Докажите, что

 

 

 

 

cos x + cos 3x + . . . + cos(2n − 1)x = sin 2nx . 2 sin x

10.Разложите на множители многочлен над полем действительных чисел: 2x4 x3

9x2 + 13x − 5.

11. Разложите на множители многочлен над полем действительных чисел: x3 +

+9x2 + 11x − 21.

12.Докажите, что

sin2 nx

 

 

 

 

 

sin x + sin 3x + . . . + sin(2n − 1)x =

 

.

 

 

 

 

 

sin nx

˛ z b

˛

 

13. Нарисуйте на комплексной плоскости множество точек z таких, что

< 2.

 

z a

˛

 

 

 

˛

 

 

 

 

˛

˛

 

14.Разложите на множители многочлен над полем действительных чисел: x4 + 2x3

16x2 − 2x + 15.

15.Решите уравнение (x2 + x)4 = 1 в поле комплексных чисел.

16.Найдите max |z| при |z + 1/z| = a.

17.Решите уравнение x6 + 1 = 0.

18.Если окружность построена на отрезке [i, −b/a + ic/a] как на диаметре, то она пересекает действительную ось в корнях уравнения ax2 + bx + c = 0 и не пересекает ее, если это уравнение не имеет действительных корней.

19.Извлеките алгебраически корень пятой степени из единицы и постройте правильный пятиугольник циркулем и линейкой.

20.Хор состоит из 10 участников. Сколькими способами можно выбирать в течение трех дней по 6 участников хора так, чтобы каждый день были разные составы?

21.Школьник имеет 6 друзей и в течение 20 дней приглашает к себе трех из них так, что компания ни разу не повторяется. Сколькими способами он может это сделать?

22.В турпоход отправились 92 ученика. Бутерброды с колбасой взяли 47 учеников,

с сыром – 38, с ветчиной – 42, и с сыром, и с колбасой – 28, и с колбасой, и с ветчиной – 26, и с сыром, и с ветчиной – 17. Все три вида бутербродов взяли 26 учеников, а несколько учеников взяли с собой пирожки. Сколько было последних?

23.Сколькими способами можно разделить 10 книг на 5 бандеролей по 2 в каждой?

24.Сколькими способами можно выбрать нечетное число предметов из данных 20?

25.Найдите средний член разложения (1 − x2/2)14.

26.Найдите коэффициент при x8 в разложении (2 + x x2)5.

21 Гашков

322

Приложение

27.

Докажите, что

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Cn0

+ Cn3 + Cn6 + . . . =

1

2n

 

 

 

 

 

 

 

 

3

28.

Докажите, что

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

2n−1

 

 

Cn0 + Cn4

 

+ Cn8 + . . . =

 

 

 

2

29.

Найдите числа, сопряженные своему кубу.

 

Вычислите 4

2 − i

 

 

 

 

 

 

30.

12

.

 

 

 

 

s

 

1 + i3

 

 

 

6

1

i

 

 

 

 

 

 

 

 

31.

Вычислите p

 

 

 

 

.

 

 

32.

Выразите tg 6ϕ через tg ϕ.

 

 

33.

Выразите

sin 6ϕ

через cos ϕ.

 

 

 

 

sin ϕ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ 2 cos 3n « .

π

 

 

 

π

+ 2n/2 cos

n

.

4

34.Представьте cos6 x в виде линейной комбинации косинусов кратных дуг.

35.Докажите, что если z + 1/z = 2 cos x, то zn + zn = 2 cos nx.

36.Решите уравнение (x3 − 3qx + p3 − 3pq)2 − 4(px + q)3 = 0.

37.Решите уравнение x3 − 3abx + a3 + b3 = 0.

38.Составьте уравнение, корни которого равны кубам корней уравнения x3 + px +q =0.

39.Решите уравнение ax3 + bx2 + cx + d = 0, если его коэффициенты удовлетворяют условию ad = bc.

40.Решите уравнение ax3 + bx2 + cx + d = 0, если его коэффициенты составляют геометрическую прогрессию с данным знаменателем q.

41.Решите уравнение x3 + ax2 + bx + c = 0, если его коэффициенты удовлетворяют условию ab = c.

Предметный указатель

p-группа 97

Абеля–Руффини теорема 313 аксиома группы 71

алгоритм перевода из двоичной системы в десятичную и обратно 157

аргумент комплексного числа 214 ассоциативность 71

Безу коэффициенты 15

– теорема 142, 276 Бине теорема 28 Брауэра А. теорема 162

Виета теорема 184, 249 вложение 41

вычет n-й степени 110

– квадратичный 110 вычитание многочленов 135

Гаусса лемма 174

теорема 13, 103, 106 гипербола 276 гомоморфизм 77, 88 граф 70

полный 71

график отображения 40 группа 71

абелева 77

аддитивная кольца 101

коммутативная 75, 77, 88, 283

мультипликативная 284

циклическая 76

группы изоморфные 76 гудерманиан 286

Данделена теорема 168 действительная часть 210 декартова степень 38 декремент перестановки 65 делимость многочленов 141 делитель 12

многочленов наибольший общий (НОД) 141

наибольший общий (НОД) 13

нуля 89

дерево степеней 163 детерминант 267 директриса 276 дискриминант 31

кубического уравнения 239

уравнения n-й степени 240 Диффи–Хеллмана система 131 дроби символические по модулю m 92 дробь непрерывная 20

цепная 20

Дюпре теорема 29

Евклида алгоритм 20

– обобщенный 23

– расширенный 15

алгоритм, обобщенный вариант 24

теорема 12

Закон сокращения 91 знак перестановки 68 золотое сечение 27

Изоморфизм 76, 88 инверсия 66 индекс подгруппы 83

индекс элемента 109

Класс смежный левый 82

– правый 82

эквивалентности числа 282 ключ 119 кольцо 88

без делителей нуля 90

вычетов по модулю m 88

гауссовых целых чисел 306

целостное 90

корень 163

из комплексного числа n-й степени 232

кратный 31

многочлена 142

– кратности n 152

– простой 152

первообразный 103

Энке 187

21*

324

Предметный указатель

косинус гиперболический 225 коэффициент биномиальный 47

полиномиальный 47 кратное наименьшее общее 14 криптоанализ 121 криптография 119 Кронекера алгоритм 176

куб n-мерный k-ичный 38

– двоичный 38

Лагранжа теорема 83 логарифм дискретный 109

логарифмирование дискретное 131

Метод вилки 165

вычисления «цифра за цифрой» 165

Горнера 166

итерационный 166

Ньютона 166

мнимая часть 210 многочлен 134

антисимметрический 191

возвратный 180

интерполяционный Лагранжа 145

кососимметрический 191

круговой 230

неприводимый над полем 300

неприводимый над кольцом 173

нечетный 181

симметрический 183

– элементарный 183

тригонометрический 286

фундаментальный Лагранжа 144

Чебышёва 170

четный 181

многочлены взаимные 180 множество всех подмножеств 42

классов эквивалентности 282 модуль комплексного числа 211 мощность множества 39 Муавра теорема 181

формула 216 мультипликативность 118

функции Эйлера 96

Набор упорядоченный 38 наложение 41 норма 294

– алгебраического числа 302

Область целостности 136 образ множества 41

объединение семейства множеств 40

одночлен 135, 138

старший 138 операция обращения 61 определитель 267 остаток от деления 11

от деления многочленов 136 Остроградского теорема 198 отображение 40

взаимно однозначное 41

зашифрования 119

изоморфное 76

расшифрования 119 отрезок фокальный 276

Парабола 276 Паскаля тождество 47

треугольник 48 перестановка маршрутная 120

обратная 61

с повторениями 46

период 75

группы 84

– наименьший положительный 84

элемента наименьший положительный 75

подграф 63 подгруппа 70, 74

нормальная 84

собственная 74 поле 90

деления круга 299

числовое 298

полугруппа коммутативная 88 порядок перестановки 67

– элемента 75 последовательность, обратная

к последовательности Фибоначчи 29

построение циркулем и линейкой 311 признаки неприводимости достаточные

175 принцип сложения 39

произведение многочленов 135, 138

множеств декартово 38

перестановок 60

прямое групп 94

– операций 94

скалярное комплексных чисел 212 производная многочлена 150 пространство n-мерное арифметическое

39

ключей 119

Предметный указатель

325

процесс итерационный 169

Разложение многочлена по степеням 152

разность множеств симметрическая 86 расширение пифагорово 308

поля 299

– квадратичное 299

– простое 300

радикальное 313 ребро графа 63, 71

резольвента Феррари 236, 242 результант 269

Самосовмещение графа 71 символ Золотарёва 114

– Якоби 115 символ Лежандра 110

синус гиперболический 225 система RSA 130

вычетов полная 228

симметрическая 186

трапециевидная 265

треугольная 265 слово 38

сложение комплексных чисел 210 сложность алгоритма 155 сочетание элементов 51 сочетания с повторениями 52 сравнение 84 сравнимость левая 84

правая 84

степень многочлена 134, 138

– одночлена 138 сумма многочленов 134, 138

– множеств 96 суммой классов эквивалентности 283 сцитала 120

Таблица Энея 120 Тейлора теорема 153 теорема Виета 31

– Гаусса 174 тип перестановки циклический 65

тождество дистрибутивное 88 транспозиция 64 трансцендентные 271

Умножение комплексных чисел 210

Факторгруппа 87 факториал 45

– возрастающий 45

убывающий 45 факторизация 178

бесквадратная 196

Ферма теорема малая 90, 104

– – для конечных полей 104

теорема для групп малая 84 Фибоначчи числа 26 фокус гиперболы 276

параболы 276

эллипса 276

форма квадратичная 277 формула 72

интерполяционная Ньютона 147 формулы Крамера 267 функция 40

k-значной логики 43

алгебры логики 43

булева 43

двузначной логики 43

от n действительных переменных 43

от n переменных 43

полиномиальная 142

Эйлера 79

Фурье теорема 167

Характеристика целостного кольца 101

Целая часть числа 28 цепочка аддитивная 160 цепь 54

цикл длины k 63

– порядка k 63

Частное комплексных чисел 211

неполное 11

от деления многочленов 136 Чебышёва многочлены первого

ивторого рода 290

числа взаимно простые 13

эквивалентные по модулю 282 число алгебраическое 173, 300, 302

– над полем 300

– целое 302

иррациональное 28

комплексное 210

– сопряженное 211

пифагорово 308

простое 12

– гауссово 306

сопряженное алгебраическому 302

составное 12

целое 28

326

Предметный указатель

Шифр 119

Эйнштейна признак 175

– аффинный 120

элемент единичный 71

– замены 119

– нейтральный 71

– перестановки 119

– обратимый 88

Шифр Плейфера—Уитстона 127

– обратный 71

шифр-система 119

– – многочлена 135

шифрование 119

– примитивный 103

шифртекст 119

– простой 306

Эйлера критерий 110

эллипс 276

 

– теорема 90, 96

Ядро Дирихле 294

Эйлера–Гаусса теорема 109

– Фейера 295

Оглавление

Предисловие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 Глава I. Числа и комбинаторика . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

§ 1.1.

Позиционные системы счисления . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4

§ 1.2.

Натуральные числа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

11

§ 1.3.

Алгоритм Евклида и цепные дроби . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

20

§ 1.4.

Числа Фибоначчи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

27

§ 1.5.

Квадратные уравнения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

32

§ 1.6.

Комбинаторика отображений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

38

§ 1.7.

Полиномиальная теорема . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

46

§ 1.8.

Сочетания и разбиения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

52

§ 1.9.

Перестановки и подстановки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

60

§ 1.10. Циклы и транспозиции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

65

Глава II.

Числа и группы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

71

§ 2.1.

Группа подстановок . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

71

§ 2.2.

Группы и подгруппы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

75

§ 2.3.

Циклические группы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

79

§ 2.4.

Теорема Лагранжа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

83

§ 2.5.

Кольца и поля вычетов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

88

§ 2.6.

Прямое произведение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

95

§ 2.7.

Конечные поля . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

102

§ 2.8.

Первообразные корни . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

107

§ 2.9.

Алгебра и криптология . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

119

Глава III.

Многочлены . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

135

§ 3.1.

Кольцо многочленов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

135

§ 3.2.

Алгоритм Евклида и теорема Безу . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

142

§ 3.3.

Интерполяция . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

145

§ 3.4.

Производные и кратные корни . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

151

§ 3.5.

Схема Горнера . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

155

§ 3.6.

Аддитивные цепочки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

161

§ 3.7.

Приближенное вычисление корней многочленов . . . . . . . . . . .

166

§ 3.8.

Разложение на множители . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

174

§ 3.9.

Взаимные многочлены . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

181

§ 3.10.

Симметрические многочлены . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

184

§ 3.11.

Быстрое умножение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

192

§ 3.12.

Разложение на бесквадратные множители . . . . . . . . . . . . . . . .

197

328

Оглавление

 

Глава IV. Алгебраические уравнения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

204

§ 4.1.

Решение кубических уравнений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

204

§ 4.2.

Неприводимый случай . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

208

§ 4.3.

Комплексные числа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

210

§ 4.4.

Вычисления на калькуляторе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

222

§ 4.5.

Корни из комплексных чисел . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

227

§ 4.6.

Кубические уравнения над полемкомплексных чисел . . . . . . .

233

§ 4.7.

Уравнения четвертой степени . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

236

§ 4.8.

Решение кубического уравнения методом Лагранжа . . . . . . . .

237

§ 4.9.

Решение методом Лагранжа уравнений четвертой степени . .

241

§ 4.10. Решение методом Эйлера уравнений четвертой степени . . . . .

245

§ 4.11. Основная теорема алгебры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

248

§ 4.12. Как решать уравнения на экзаменах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

254

§ 4.13. Системы уравнений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

262

§ 4.14. Почему уравнения могут быть неограниченно трудными . . . .

272

§ 4.15. Алгебра и геометрия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

276

§ 4.16. Комплексная тригонометрия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

281

§ 4.17. Тригонометрические многочлены . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

287

§ 4.18. Расширения полей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

298

§ 4.19. Построения циркулем и линейкой . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

308

§ 4.20. Теорема Абеля–Руффини . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

314

Приложение. Образцы контрольных работ разных лет, экза-

 

менационных вопросов и задач . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

320

Предметный указатель . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

324