主题
Search

多项式


多项式是一个数学表达式,包含一个或多个变量系数的乘积之和。一个单变量多项式(即单变量多项式),其系数为常数,由下式给出:

 a_nx^n+...+a_2x^2+a_1x+a_0.
(1)

包含系数的各个加数(通常)被称为单项式(Becker 和 Weispfenning 1993,第 191 页),而在多元情况下,形式为 x_1^(a_1)...x_n^(a_n) 的乘积,即省略系数,被称为(Becker 和 Weispfenning 1993,第 188 页)。然而,“单项式”一词有时也用于表示不带系数的多项式加数,而在一些较早期的著作中,单项式和项的定义是相反的。因此,在试图区分这些冲突的用法时需要谨慎。

单变量多项式中的最高称为其,或有时称为其次数。

任何多项式 P(x),其中 P(0)!=0 可以表示为:

 P(x)=P(0)product_(rho)(1-x/rho),
(2)

其中乘积遍历 P(rho)=0 的根 rho,并且理解为重根按重数计数。

一个双变量多项式(即双变量多项式),其系数为常数,由下式给出:

 a_(nm)x^ny^m+...+a_(22)x^2y^2+a_(21)x^2y+a_(12)xy^2+a_(11)xy+a_(10)x+a_(01)y+a_(00).
(3)

两个多项式的和是通过将具有相同变量幂(即相同的)的系数相加得到的,例如,

 (a_2x^2+a_1x+a_0)+(b_1x+b_0)=a_2x^2+(a_1+b_1)x+(a_0+b_0)
(4)

其阶数小于(在首项抵消的情况下)或等于原始两个多项式的最大阶数。类似地,两个多项式的乘积是通过逐项相乘并组合结果得到的,例如

(a_2x^2+a_1x+a_0)(b_1x+b_0)=a_2x^2(b_1x+b_0)+a_1x(b_1x+b_0)+a_0(b_1x+b_0)
(5)
=a_2b_1x^3+(a_2b_0+a_1b_1)x^2+(a_1b_0+a_0b_1)x+a_0b_0,
(6)

其阶数等于原始两个多项式的阶数之和。

一个多项式商

 R(z)=(P(z))/(Q(z))
(7)

两个多项式 P(z)Q(z) 被称为有理函数。执行这种除法的过程称为长除法,其中综合除法是记录除法的简化方法。

对于任何多项式 P(x)P(x)-x 可以整除 P(P(x))-x,这意味着多项式商是一个有理多项式,或者在整系数多项式的情况下,是另一个整系数多项式(N. Sato,私人通信,2004 年 11 月 23 日)。

系数首尾交换,产生一个多项式

 a_0x^n+a_1x^(n-1)+...+a_(n-1)x+a_n=0
(8)

是原始 x_i 的倒数 倒数 1/x_i

霍纳法则 提供了一种从其系数列表形成多项式的计算高效方法,并且可以在 Wolfram 语言 中实现,如下所示。

  Polynomial[l_List, x_] := Fold[x #1 + #2&, 0, l]

下表给出了低阶多项式的特殊名称。

多项式阶数多项式名称
2二次多项式
3三次多项式
4四次多项式
5五次多项式
6六次多项式

如果先计算一些量,则可以使用三次乘法和五次加法计算四次多项式(Press et al. 1989)

 a_0+a_1x+a_2x^2+a_3x^3+a_4x^4=[(Ax+B)^2+Ax+C][(Ax+B)^2+D]+E,
(9)

其中

A=(a_4)^(1/4)
(10)
B=(a_3-A^3)/(4A^3)
(11)
D=3B^2+8B^3+(a_1A-2a_2B)/(A^2)
(12)
C=(a_2)/(A^2)-2B-6B^2-D
(13)
E=a_0-B^4-B^2(C+D)-CD.
(14)

类似地,可以使用四次乘法和五次加法计算五次多项式,可以使用四次乘法和七次加法计算六次多项式。

一阶到四阶多项式仅使用有理运算和有限开方即可求解。一阶方程是平凡可解的。二阶方程可以使用二次方程求解。三阶方程可以使用三次方程求解。四阶方程可以使用四次方程求解。Abel 和 Galois 使用群论证明了五阶和更高阶的一般方程不能通过有限开方进行有理解(阿贝尔不可能性定理)。

然而,一般五次方程的解可以用单变量雅可比 theta 函数超几何函数表示。Hermite 和 Kronecker 证明了更高阶的多项式不能以相同的方式求解。Klein 表明 Hermite 的工作隐含在二十面体性质中。Klein 的用单变量超几何函数求解五次方程的方法可以扩展到六次方程,但对于更高阶的多项式,必须使用多变量超几何函数或“Siegel 函数”(Belardinelli 1960,King 1996,Chow 1999)。在 1880 年代,Poincaré 创建了以有限形式给出 n 阶多项式方程解的函数。这些函数被证明是椭圆函数的“自然”推广。


另请参阅

阿贝尔多项式, 精算多项式, 贝尔多项式, 伯恩斯坦多项式, 伯努利多项式, 第二类伯努利多项式, 贝塞尔多项式, 贝祖定理, 二项式, Bombieri 内积, Bombieri 范数, 布尔多项式, 第一类切比雪夫多项式, 第二类切比雪夫多项式, 克里斯托费尔-达布公式, 克里斯托费尔数, 复数, 分圆多项式, 笛卡尔符号法则, Durfee 多项式, Ehrhart 多项式, 欧拉四平方恒等式, Faber 多项式, 斐波那契恒等式, 代数基本定理, 对称函数基本定理, 高斯-雅可比机械求积, 盖根鲍尔多项式, Gould 多项式, 格拉姆-施密特正交化, 最大下界, 埃尔米特多项式, 希尔伯特多项式, 不可约多项式, 同权多项式, 等值线图, Jensen 多项式, 核多项式, 克拉夫楚克多项式, 拉盖尔多项式, 最小上界, 勒让德多项式, 刘维尔多项式恒等式, 龙梅尔多项式, 卢卡奇定理, 马勒多项式, 第一类麦克斯纳多项式, 第二类麦克斯纳多项式, 米塔格-莱夫勒多项式, 单项式, 莫特多项式, 多元多项式, 鸣海多项式, 正交多项式, 周长多项式, Peters 多项式, Pidduck 多项式, 泊松-夏利耶多项式, Pollaczek 多项式, 多项式判别式, 多项式方程, 多项式因式分解, 多项式函数, 多项式恒等式, 多项式范数, 多项式根, 幂多项式, 平方四分之一法则, 拉马努金 6-10-8 恒等式, 有理函数, , 龙格定理, 施莱夫利多项式, 分离定理, Stieltjes-Wigert 多项式, 斯特林多项式, 三项式, 三项式恒等式, 单变量多项式, 魏尔斯特拉斯多项式定理 泽尼克多项式 在 MathWorld 课堂中探索此主题

使用 Wolfram|Alpha 探索

参考文献

Barbeau, E. J. Polynomials. New York: Springer-Verlag, 1989.Becker, T. 和 Weispfenning, V. Gröbner Bases: A Computational Approach to Commutative Algebra. New York: Springer-Verlag, 1993.Belardinelli, G. "Fonctions hypergéométriques de plusieurs variables er résolution analytique des équations algébriques générales." Mémoral des Sci. Math. 145, 1960.Bini, D. 和 Pan, V. Y. Polynomial and Matrix Computations, Vol. 1: Fundamental Algorithms. Boston, MA: Birkhäuser, 1994.Borwein, P. 和 Erdélyi, T. Polynomials and Polynomial Inequalities. New York: Springer-Verlag, 1995.Chow, T. Y. "What is a Closed-Form Number." Amer. Math. Monthly 106, 440-448, 1999.Cockle, J. "Notes on the Higher Algebra." Quart. J. Pure Applied Math. 4, 49-57, 1861.Cockle, J. "Notes on the Higher Algebra (Continued)." Quart. J. Pure Applied Math. 5, 1-17, 1862.King, R. B. Beyond the Quartic Equation. Boston, MA: Birkhäuser, 1996.Mignotte, M. 和 Stefănescu, D. Polynomials: An Algorithmic Approach. Singapore: Springer-Verlag, 1999.Press, W. H.; Flannery, B. P.; Teukolsky, S. A.; 和 Vetterling, W. T. Numerical Recipes in FORTRAN: The Art of Scientific Computing, 2nd ed. Cambridge, England: Cambridge University Press, 1989.Project Mathematics. "Polynomials." Videotape. http://www.projectmathematics.com/polynom.htm.Ram, R. "Sums of Powers." http://users.tellurian.net/hsejar/maths/sumsofpowers/.Weisstein, E. W. "Books about Polynomials." http://www.ericweisstein.com/encyclopedias/books/Polynomials.html.Wolfram, S. A New Kind of Science. Champaign, IL: Wolfram Media, p. 1168, 2002.

在 Wolfram|Alpha 上引用

多项式

请引用为

Weisstein, Eric W. "Polynomial." 来自 MathWorld--一个 Wolfram Web 资源。 https://mathworld.net.cn/Polynomial.html

主题分类