Теорема. Корень α многочлена f(x) является его k-кратным корнем тогда и только тогда, когда он является корнем кратности k−1 его первой производной.
Так как мы работаем с критерием, то доказательство будет проведено в обе стороны.
Необходимость. Пусть α — k-кратный корень многочлена f(x). Необходимо доказать, что α — корень кратности k−1 многочлена f′(x). По определению кратного корня можно записать следующее:f(x)=(x−α)kf1(x),f1(x)ˉ⋮(x−α).
Стоит отметить, что условия f1(x)ˉ⋮(x−α) и f(α)≠0 являются эквивалентными по следствию теоремы Безу.
Дифференцируя f(x), получаем: f′(x)=k(x−α)k−1f1(x)+(x−α)kf′1(x).Вынося (x−α)k−1 из первого и второго слагаемого, получаем: f′(x)=(x−α)k−1(kf1(x)+(x−α)f′1(x)), при этом слагаемое (kf1(x)+(x−α)f′1(x))ˉ⋮(x−α), так как в противном случае выполнялось бы условие f1(x)⋮(x−α), что противоречит тому, что α — k-кратный корень многочлена f(x).
Следовательно, α — корень кратности k−1 многочлена f′(x) по определению кратного корня.
Достаточность. Теперь пусть α — корень многочлена f(x) и корень кратности k−1 многочлена f′(x). Тогда можно записать следующее: f(x)=(x−α)f1(x), f′(x)=(x−α)k−1g(x),g(x)ˉ⋮(x−α).
Пусть k⩾2. Тогда продифференцируем f(x) и получим: f′(x)=f1(x)+(x−α)f′1(x).Учитывая, что f′(x)⋮(x−α), то и f1(x)⋮(x−α), иными словами, многочлен f1(x) можно представить так: f1(x)=(x−α)f2(x). Тогда f(x) представляется в следующем виде: f(x)=(x−α)2f2(x). Теперь продифференцируем f(x) в очередной раз, получим: f′(x)=2(x−α)f2(x)+(x−α)2f′2(x).
Если k=2, тогда α — простой корень f′(x), значит f′(x)ˉ⋮(x−α)2. Получаем, что f2(x)ˉ⋮(x−α), потому α — двукратный корень f(x).
Если же k⩾3, то f′(x)⋮(x−α)2, тогда из текущего представления f′(x) видно, что f2(x)⋮(x−α), значит f2(x) можно представить в следующем виде: f2(x)=(x−α)f3(x). Откуда f(x) представляется как: f(x)=(x−α)3f3(x).
Продолжая такой процесс, получим: f(x)=(x−α)k−1fk−1(x). Дифференцируя f(x), получаем: f′(x)=(k−1)(x−α)k−2fk−1(x)+(x−α)k−1f′k−1(x). По аналогии получаем, что fk−1(x)⋮(x−α), откуда fk−1(x)=(x−α)fk(x). Тогда f(x) представляется так: f(x)=(x−α)kfk(x).Дифференцируя f(x) ещё раз, получаем следующее: f′(x)=k(x−α)k−1fk(x)+(x−α)kf′k(x).Теперь, если fk(x)⋮(x−α), то α — корень f′(x) кратности больше чем k−1, что противоречит условию. Значит fk(x)ˉ⋮(x−α), тогда α — корень f(x) кратности k, что и требовалось доказать.
Примеры решения задач
- Используя критерий кратности корня, найти кратность корня −1 многочлена f(x)=x3−3x−2.
Решение
Продифференцируем f(x), получим: f′(x)=3x2−3=3(x2−1)=3(x−1)(x+1).
Учитывая, что −1 — простой корень f′(x) и f(−1)=0, тогда, по критерию кратности корня, −1 — корень второй кратности многочлена f(x).[свернуть] - Используя критерий кратности корня, найти кратность корня 3 многочлена f(x)=x3−7x2+15x−9.
Решение
Продифференцируем f(x), получим: f′(x)=3x2−14x+15. Легко проверить, что f′(3)=27−42+15=0. Теперь продифференцируем f′(x), получим: f′′(x)=6x−14. Подставляя 3 имеем f′′(3)=4≠0. Значит 3 — простой корень f′(x). Так как 3 — корень f(x) и простой корень f′(x), то, пользуясь критерием, получаем, что 3 — корень второй кратности многочлена f(x).
[свернуть] - Известно, что 1 — корень четвертой кратности многочлена f(x)=x4−4x3+6x2−4x+1. Найти кратность корня 1 многочлена g(x)=4x3−12x2+12x−4.
Решение
Продифференцируем f(x), получим: f′(x)=4x3−12x2+12x−4.Значит g(x)=f′(x), тогда, пользуясь критерием кратности корня, если 1 — корень четвертой кратности многочлена f(x), то 1 — корень третьей кратности многочлена f′(x).
[свернуть] - Известно, что α — корень третьей кратности многочлена f(x) и корень второй кратности многочлена g(x). Найти кратность корня α многочлена l(x)=f′(x)g(x).
Решение
Пользуясь критерием кратности корня, α — корень второй кратности многочлена f′(x). Тогда имеют место следующие равенства: f′(x)=(x−α)2h1(x),h1(α)≠0, g(x)=(x−α)2h2(x),h2(α)≠0.Тогда l(x) можно представить в следующем виде: l(x)=(x−α)4h1(x)h2(x)=(x−α)4h(x),h(α)≠0.Получаем, что α — корень четвертой кратности многочлена l(x).
[свернуть] - Известно, что α — корень седьмой кратности многочлена f(x). Найти кратность корня α многочлена f′′′(x).
Решение
По критерию кратности корня, α — корень шестой кратности многочлена f′(x). Рассуждая аналогично, можем применить критерий кратности корня ещё раз и получить, что α — корень пятой кратности многочлена f′′(x). Применяя критерий в очередной раз, получаем результат, что α — корень четвертой кратности многочлена f′′′(x).
[свернуть]
Тест на тему "Критерий кратности корня"
Навигация (только номера заданий)
0 из 6 заданий окончено
Вопросы:
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
Информация
Проверьте ваши знания на тему «Критерий кратности корня» в данном тесте.
Вы уже проходили тест ранее. Вы не можете запустить его снова.
Тест загружается...
Вы должны войти или зарегистрироваться для того, чтобы начать тест.
Вы должны закончить следующие тесты, чтобы начать этот:
Результаты
Правильных ответов: 0 из 6
Ваше время:
Время вышло
Вы набрали 0 из 0 баллов (0)
Рубрики
- Нет рубрики 0%
- Алгебра 0%
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- С ответом
- С отметкой о просмотре
-
Задание 1 из 6
1.
Пусть α — корень четвертой кратности многочлена f(x). Какую кратность имеет корень α многочлена f′′(x)?
Правильно
Неправильно
-
Задание 2 из 6
2.
Известно, что α — корень четвертой кратности многочлена f′(x). Отметьте все верные утверждения:
Правильно
Неправильно
-
Задание 3 из 6
3.
Пусть α — корень четвертой кратности многочлена f(x) и корень третьей кратности многочлена g(x). Отсортируйте многочлены по возрастанию кратности корня 4.
-
f(x)
-
f′(x)g′(x)
-
f′(x)⋅(x−α)3
-
f(x)g(x)
-
g2(x)⋅(x−α)2
Правильно
Неправильно
-
-
Задание 4 из 6
4.
Задан многочлен f(x). Известно, что f(α)=0 и α — корень кратности 3 многочлена f′(x). Соотнесите кратность корня α и многочлен, которому такая кратность соответствует.
Элементы сортировки
- f(x)
- f′′(x)⋅(x−α)
- f′′(x)
- f′(x)⋅(x−α)2
-
4
-
3
-
2
-
5
Правильно
Неправильно
-
Задание 5 из 6
5.
Дан многочлен третьей степени f(x) и α. Чему равна кратность корня α многочлена f(x) если известно, что f(α)=0, f′(α)=0 и f′′(α)=0?
Правильно
Неправильно
-
Задание 6 из 6
6.
Можно ли однозначно утверждать, что α — корень кратности k+1 многочлена f(x), если α – корень многочлена f(x) и k-кратный корень f′(x)?
Правильно
Неправильно
Литература
- Личный конспект, составленный на основе лекций Белозерова Г.С.
- Кострикин А.И. Введение в алгебру. М.:Наука, 1977, стр. 253-254
- Курош А.Г. Курс высшей алгебры. М.: Наука, 1968, стр. 146-147