f(x)在数域F上不可约,在复数域上有a,b,1/a三个根,求证1/b也是f(x)的一个根

如题所述

因为f(x)在实数域上不可约,由代数基本定理(实系数多项式可分解为若干一次和两次不可约实系数多项式的乘积)因此f(x)次数不能超过2,即不同的根不会超过2个。

我们已经有了3个根a,b和1/a,因此必须里面至少有2个是相等的。

(1)若a=b,则1/b=1/a也必然是根。此时f(x)可能是二次多项式,拥有一对模为1的共轭虚根。也可能是一次多项式,根为1或-1。
(2)若a=1/a,则a=1或-1,因此f(x)有实根。因f(x)不可约,所以f(x)就是一次多项式,无论b=1还是-1,都有1/b=b,所以也是根。
(3)若b=1/a,则1/b=a也不然是根。此时f(x)可能是二次多项式,拥有一对模为1的共轭虚根。也可能是一次多项式,根为1或-1。

证明完毕。追问

问题是题目给的是数域F,而不是实数域R.....你那个实数域上多项式分解定理并没有说对任何数域成立,而且易知在有理数域Q上,不能这么说,这个分解是没有理由的

追答

看来是我把问题想简单了,惭愧惭愧,不过也没关系,本题是仍然能够被证明的。

设f(x)=a(n)x^n+...+a(0)为数域F内多项式,则g(x)=a(0)x^n+a(1)x^n+...+a(n)=x^n*f(1/x)的系数显然也都在数域F内。因为f(1/a)=0,故g(a)=0。因为f(x)不可约,因此f(x)和g(x)的关系,要不是f(x)|g(x),要不就是f(x)和g(x)互素(因为f(x)的因子,不是f(x)自己,就是1)。f(x)和g(x)若互素,则存在数域F内的多项式p(x)和q(x),满足f(x)p(x)+g(x)q(x)=1,代入x=a知道,0*p(a)+0*q(a)=1无法成立。所以只能是f(x)|g(x)。因此,若f(b)=0,则g(b)=0,即f(1/b)=0,证明完毕。

事实上,因为f(x)和g(x)同阶,可设g(x)=k*f(x),其中k为一个常值,a(0)=k*a(n)和a(n)=k*a(0)配合a(n)非零,可以证明k=1或-1,即f(x)必然是系数对称(比如x^3+2x^2+2x+1=0)或是系数反对称(比如x^3-5x^2+5x-1=0)的不可约多项式。

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