Математика
Advertisement

В математике, многочлены или полиномы от одной переменной, это выражения вида

где фиксированные коэффициенты, а — переменая.&nbsp Многочлены составляют один из важнейших классов элементарных функций.

Изучение полиномиальных уравнений и их решений составляло едва ли не главный объект «классической алгебры». С изучением многочленов связан целый ряд преобразований в математике: введение в рассмотрение нуля, отрицательных, а затем и комплексных чисел, а также появление теории групп как раздела математики и выделение классов специальных функций в анализе.

Техническая простота вычислений, связанных с многочленами, по сравнению с более сложными классами функций, а также тот факт, что множество многочленов плотно в пространстве непрерывных функций на компакных подмножествах евклидова пространства (смотри аппроксимационная теорема Вейерштрасса), способствовали развитию методов разложения в ряды и полиномиальной интерполяции в математическом анализе.

Многочлены также играют ключевую роль в алгебраической геометрии, объектом которой являются множества, определенные как решения систем многочленов. Особые свойства преобразования коэффициентов при умножении многочленов используются в алгебраической геометрии, алгебре, теории узлов и других разделах математики для кодирования, или выражения многочленами свойств различных объектов.

Определение

Многочлен (или полином) от n переменнных — есть конечная формальная сумма вида

,

где есть набор из целых неотрицательных чисел (называется мультииндекс), — число (называемое «коэффициент многочлена»), зависящее только от мультииндекса I.

В частности, многочлен от одной переменной есть конечная формальная сумма вида

Коэффициенты многочлена обычно берутся из определённого коммутативного кольца (чаще всего поля, например, поля вещественных или комплексных чисел). В этом случае, относительно операций сложения и умножения многочлены образуют кольцо (более того ассоциативно-коммутативную алгебру над кольцом без делителей нуля) которое обозначается

Связанные определения

  • Многочлен вида называется одночленом или мономом
    • Одночлен, соответствующий мультииндексу называется свободным членом.
    • В случае, когда многочлен имеет всего два ненулевых члена, его называют двучленом или биномом,
    • В случае, когда многочлен имеет всего три ненулевых члена, его называют трёхчленом.
  • Полной степенью (ненулевого) одночлена называется целое число .
    • Степенью многочлена называется максимальная из степеней его одночленов, тождественный нуль не имеет степени
  • Множество мультииндексов для которых коэффициенты ненулевые называется носителем многочлена, а его выпуклая оболочка многогранником Ньютона.

Делимость

Многочлен, который можно представить в виде произведения многочленов низших степеней с коэффициентами из данного поля, называется приводимым (над данным полем), в противном случае — неприводимым. Неприводимые многочлены играют в кольце многочленов роль, сходную с ролью простых чисел в кольце целых чисел. Например, верна теорема: если произведение делится на неприводимый многочлен , то p или q делится на . Каждый многочлен, степени большей нуля, разлагается в данном поле в произведение неприводимых множителей единственным образом (с точностью до множителей нулевой степени).

Например, многочлен 2, неприводимый в поле рациональных чисел, разлагается на два множителя в поле вещественных чисел и на четыре множителя в поле комплексных чисел.

Вообще, каждый многочлен от одного переменного разлагается в поле вещественных чисел на множители первой и второй степени, в поле комплексных чисел — на множители первой степени (основная теорема алгебры).

Для двух и большего числа переменных этого уже нельзя утверждать. Над любым полем для любого существуют многочлен от переменных, неприводимые в любом расширении этого поля. Такие многочлены называются абсолютно неприводимыми.

Полиномиальные функции

Пусть есть алгебра над кольцом . Произвольный многочлен определяет полиномиальную функцию

.

Чаще всего рассматривают случай .

В случае если есть поле вещественных или комплексных чисел (а также любое другое поле с бесконечным числом элементов) то функция полностью определяет многочлен p. Однако в общем случае это неверно, например: многочлены и из определяют тождественно равные функции .

Свойства

  • Кольцо многочленов над произвольной областью целостности само является областью целостности.
  • Кольцо многочленов от любого конечного числа переменных над любым факториальным кольцом само является факториальным.
  • Кольцо многочленов от одного переменного над полем является кольцом главных идеалов, т. е. любой его идеал может быть порожден одним элементом.
    • Более того, кольцо многочленов от одного переменного над полем является евклидовым кольцом.

Вариации и обобщения

  • Если в определении допустить также отрицательные степени, то полученный объект называется многочленом Лорана.
  • Квазимногочлен
  • Тригонометрический многочлен

См. также


ar:متعدد الحدود bg:Многочлен bn:বহুপদী (গণিত) bs:Polinomi ca:Polinomi cs:Polynom cy:Polynomial da:Polynomium eo:Polinomo fy:Mearterm gl:Polinomio he:פולינום hu:Polinom is:Margliða lt:Polinomas lv:Polinoms nl:Polynoom no:Polynom pl:Wielomian sk:Mnohočlen sl:Polinom sr:Полином sv:Polynom th:พหุนาม uk:Многочлен ur:کثیر رقمی vi:Đa thức yi:פאלינאם

Advertisement