CHƯƠNG 1. KIEN THUC CHUAN BI 1. Da thire [1], [2] LLL. Da thite mot an Dinh nghia 1.
Cho 4 là vành giao hoán có đơn vị. Ta gọi đa thức trén 4 bậc ø ẩn x 1a mét biểu thức có dạng f@)=40 +0, 0 '+.,n được gọi là các hệ số của ƒ@, ø, được gọi là hệ số tự do, x 18 ẩn của đa thức, z, là hệ số cao nhất của ƒ@2 còn a,x” là hạng tử cao nhất của /G). Tap hop tit cả các đa thức với hệ số lầy trong vành 4 được kí hiệu là A[]. Nếu các hệ số được lấy trên tập hợp các số hữu tỉ, các số nguyên, số thực hay số phức, thì ta có khái niệm đa thức với hệ số hữu tỉ, đa thức với hệ số nguyên, đa thức với hệ số thực và đa thức với hệ số phức.
Tương ứng là các tập hợp ñ[x], 0x], 0z] và 0z].[x] là đa thức có bậc lớn hơn 0. Trrdng hợp ngược lại thì ƒ(x) được gợi là khả quy hay phân tích được trên 4. Tinh chat ất khả quy của đa thức luôn phụ thuộc trường cơ sở. Bậc của đa thức Định nghĩa 1.
Cho đa thức: f@=a +a, PT +, + đợc +4, 6 Alx].,nm và a¿z0 thì ta có bậc của đa thức là 0 hay deg f(x) =0.,m thì ta có bậc của đa thức là —s hay deg f(x) = —œ và gọi là đa thức không. + Nếu a, z0 thì ta nói bậc của đa thức 1a n hay deg f(x) =n. Cho da thie: f(c) =x!" +5x"-8x7 404+ 6x? +17x-9 có bậc là 10 và kí gu: deg f(x) =10. Bậc của tổng hai đa thức không lớn hơn bậc cao nhất trong hai đa thức đó, tức là: deg( f+ 2) < Max (deg(/), deg(g)).
Chứng minh Giả sử cho hai đa thức: fO)=ax" +a, 2 '+.4ax+a,, 0,405 SCR) Hd, x" +b, x" +t Bet by, b, #0. + Néu m=n thi: ƒGŒ)+øŒ) = (4, +b,)#”"+. Do đó: deg(ƒ + ø) <n va deg(f+g) <n khi a, +b, =0. Cho hai đa thức: PQ) a= 430° +404 - Tx? 4048; øŒ)=xT—2xz°+z°+3x°+3x—T, Suy ra f(x) + g(x) =x" —x8 430° 4 5x°— 4x 44x +1, Ta có: deg f(x) =6 và deg z(x) =7 nên suy ra: A⁄ax(deg(ƒ),đeg(Z)) =7.
Bậc của tích hai đa thức khác không bằng tổng các bậc của hai đa thức đó, tức là: deg(/. Chứng minh Giả sử cho hai đa thức: 7Œ) = đu +4, 1+, + đáy, da, #01 B(X)= DA" 4d, x + + bacbụ, bạ 0, Khi đó: ƒ(+). Cho hai đa thức ƒŒ)=#'+x+8; #øŒ)=xÌ+x'+3x—7. Ta co: deg f(x)=7 và degz()=3 nên suy ra: deg f(x)+degg(x)=10 va deg(f.
Các phép toán trên tập hợp 1.1, Phép cộng, trừ hai đa thức Định nghĩa 1. Cho hai đa thức: 7Œ) = đu” +4, dể Tư. + đa +ay 6 A[x]; #Œ) =b„x”+ bạ” tự,. Cho hai đa thức Œ)=z°+3x°+4x°—=7x?+x+8; søŒ)=xÌ—2z°+z“+3x”+3x—T, Suyra ƒŒ)+ øŒ@)=xÌ—x°+3x”+5x"— 4x +4x+1.
Từ định nghĩa ta suy ra phép cộng các đa thức của .4[x] có các tính chất sau (để cho gọn ta kí hiệu các đa thức bởi ƒ,ø,. Với mọi f,g € A[x],ta c6: Ö Giao hoán: ƒ+g=ø+ƒ. ii) Kết hợp: (Ƒ+g)+ h= ƒ +Íg+ h). ii) Tồn tại phản tử không, là đa thức 0e A[x]: 0=0x”+.
iv) Với mỗi ƒ(Œ)=4,x”+ 4, #"!+. Tir tinh chat trên ta định nghĩa được hiệu của hai đa thức ff) va g(x). F)- 8) = f@)+ Ca) Hae" tb axtay— x" +. bà + by) St (Bye — Ope I + (G,, +.2, Phép nhân đa thức Dinh nghĩa 1.
Cho hai đa thức: f@ sata, el +.tax+a,e Als]; (x) = b,c" +b, ác” tạ. Cho hai đa thức ƒŒ@)=x"+x+8; øŒ)=x!+x'+3x—7. Suy ra f(x)e(x) =x 4x 430" 7x7 4x44 9x? + 11x? 4170-56 Từ định nghĩa ta cũng suy ra phép nhân các đa thức của <4[x] có các tính chất sau: Tính chất 1. Với mọi ƒ,ø € A[x], ta c6: ï) Giao hoán: =#ƒ.
ii) Két hop: (fh = f (eh). iii) Tồn tai da thire don vi, d61a da thite 1=Ox"+. iv) Phép nhân đa thức phân phối đối với phép cộng đa thức: ⁄#œ+j)= +. Nghiệm của đa thức [1], [4], [5] 1.
Số #6 A4 được gọi là nghiệm của đa thức ƒ(x) nếu ƒ(2)= 0. + Nếu tổn tại e[,k >1 sao cho f(x)i(x-@)* nhưng /(%) Không chia hết (x-a)™ thi a được gọi là nghiệm bội ậcÈ của đa thức /(z). + Đặc biệt, Khi # =1 thì # được gọi là nghiệm đơn, còn khi ¿=2 thì # được gợi là nghiệm kép. Các định l cơ bản về nghiệm của đa thúc 1.
Khi đó, dư của phép chia đa thức /(z) cho x-a là giá tị ƒ(2). Chứng minh Thực hiện phép chia /(%) cho x- #, khi đó dư bằng 0 hoặc một đa thức bậc 0 (vi bậc của (x— 2) bằng 1). Nên đư là một phần tử z4. Phép chia đa thức /() cho x—3 được thương là x°—9x—27 và số dư là -123 = /@).
So dé Horner Sơ đồ Horner đùng để tìm đa thức thương và dư trong phép chia đa thức ƒ{>) cho x~ ø. Cách làm như sau: Giả sử: ƒŒ) =4,” +ay dể t+. Khi đó thương của /(z)chia cho x—ø là một đa thức có bậc bằng ø—1 có dạng: øŒ)=b, #` '+. trong đó, các hằng số của g(x) được xác định như sau: b, = 0,044, , ~ |a=bata, |b,=bara, Quy tác: Mỗi phần tử ở dòng dưới bằng tích cia a véi phan tử đứng ngay trước nó cộng với phần tử tương ứng ở dòng trên.,Z„ với bội trong ứng È,,È,,.,È„„ thì tổn tại zŒ)€ 4[x] và ø(ø,)0, với mọi ¡ =1,2,.
Sao cho: ƒ@)= (%~ 4) *Œœ~ a,}?.— a„)“ g0) Chứng minh Ta chứng minh bằng phương pháp quy nạp theo m. + =1, được suy ra từ định nghĩa nghiệm bội của đa thức. + m>1, theo gia thiét quy nap, tén tai A(x) € A[x] va h(a,) # 0 với mọi i= 1,2,.Sao cho: SQ) =@- a) a)". Vi a,, 1a nghiém của ƒ{z) nên ta có: 0= 7(2„)= (2, — 4)“ (6, — ð,)”.(đ, — 8, YONGE) Do đ„ # #, với mọi ¿ = 1,2,.
trong đó: 2(x) € A[x], 2(@,,) #0 va t>0 là một số nguyên. Vi A(a,) #0 nên g(a,)*0 voi moi /=1,2,.,m—1 va a, 1a nghiém béi &, cha F(x) nent <k,. VÌ vậy, ta có: FR) = (- 4, )" ¥) = (ea) a).(— đu)“ g0) Nếu £<‡„, thì khi thay x = ø„ vào đẳng thức trên ta có về trái bằng 0, còn về phải khác 0, điều này vô lý.@— a„)“ g3) trong đó ø(#,) #0 với mọi ¡ =1,2,. Cho đa thức ƒ(x)= x`— 7x°—12x?+6x+36€[l[x] có hai nghiệm nguyên là -2 và 3.
Khi đó, tồn tại ø(x)= xÌ+z°—6e[I[x] và ø(_2) #0,ø(3) z0 sao cho: #Œ)=Œ+2)œ~3)G°+x?—6) 1.a~+ a,„a, #0 bậc ø trên [[x]có ø nghiệm XuX,.3x, thi ta có: Xi +, +.,>„ làn nghiệm của f(x)nén: ƒG@)=4,(Xx—x)Œ- x;).x,)” + (yn, te tag, toy $e ta, ee? +4; +.X,]- So sánh các hệ số tương ứng của các lữy thừa của x ở hai về ta được các hệ thức phải chứng minh. "Trường hợp đặc biệt với ø= 2, ø =3 ta có định lí Vi-et cho phương trình bậc hai và bậc ba: s# Phương trình bậc hai: ax” +bx+ =0, a0 Có 2 nghiệm x,,x, suy ra: ax? t+bx,+e=0 (1. 0 4 a} a Thay xị +x, =— vào (1.4) ta được: a 2 XX = +> Phuong trinh bic ba: ax?+bx? +ex+d =0, (a #0) c6 ba nghiệm x,,x,,x, niên fa có: ax) +bx, +ex + đ=0 => a(x?—x)+bQ? -x')+e(@-x)=0 =_ Œ-xla@?+azu+x)+bŒ+x)+e]=0 =_ Œ-x)[a” +(ax,+b)x+ ai” + bài +e]= 0. Do đó x,„x, là nghiệm của phương trình ax” + (4x, + ð)x + đxÿŸ + bã, + niên: + 8+, =— ax,+b a 10 > OX, +448,4+40,=—.
e a Tương tự, ta cũng có: ax? +bx? +0x+d =0,(a #0) b +x, +]d =0 ° 4x text a' oa‘ a oS 45 3 — (44, 40,0 a + x, +0 x, + 22,2, + ‘] =0 ° 2 SLE2 TEEa Par a Cn a ° 2 x#j,=T——:a a Vi du 1. Cho phuong trinh bac ba: 3x7 + x? —5x+1=0. Theo định lí Vi-et ta có: 1 My +X, He +2,Ee = 3 XIẾ; + X;X; + Hy Xs An tị 1. (Định lí Vi-ét đão) Chon số thực bắt kỳ x,,x,,.
Đặt: 11 Sax tx, tete, By = XI + XI ty,» Ấy 8=yey đất, Khi đó x,,>;,.x, là nghiệm của phương trình: eS" '+ Sy" a 4. Cho2 số thực x,=2 và x, =3. Ta có: m+n, =5 x, Khi đó x„x, là nghiệm của phương trình xÌ~5x+ 6 =0. (Định li về nghiệm hiữu tỉ của đa thúc) Cho đã thức: ƒG)=4,*°+4, PT + + 8+ duy a, 6Ú,4, #0, Nếu phân số Ê (tối giản) là nghiệm của /Œ) thì p là ước của a, và g là ước của 4,.
4 Chứngminh Vì Ÿ là nghiệm của ƒ(*) nên ta có 4?) 0.44,pg" Tự agg” =0 © a,p"=-9(a, v0” +.+aypg” °+ayg” `) nên a,p*1g, Mà (7,4)=1 =(p,g)=1,nêng|a, (1. Tương tự chứng mỉnh p |4,: ag" =—p(a,p"' +4, p" 'g+.+ag"') nên a4”:p Mà (ø,4)=1 = (p,g”)=1,nên p|4, (1.6) ta có p là ước của ø, và g là ước của đ,. HỆ quả: 12 i) Moi nghiém nguyén (néu cé) cita da thitc véi hé sé nguyén phai là ước của số hang ty do. ii) Mọi nghiệm hữu tỉ của một đa thức với hệ số nguyên và hệ số cao nhất bằng 1 đều là nghiệm nguyên.
Tìm nghiệm hữu tỉ của đa thức: 7Œ) =6x°+5x°~4x”~ 3+2 Bài giải Các ước của 2: Các ước của 6: Các số cần thử: +2 Nham thay {53} là nghiệm của ƒ(z). Dùng sơ đồ Horner, ta được: |6 5 0 -4 3 2 1 1 1 -5 2 0 1 2 2 “4 0 2 2 |6 6 6 0 3 1. ( Định lí nghiệm nguyên của đa thúc) Nếu # # +1 là nghiệm nguyên của đa thức faa" +a, TT +8 £+ đụ a, 6Ú,4, #0, ny FO và ÝCŸ) phải là các số nguyên. 1-ø l+a Chứng minh Giả sử ø là nghiệm nguyên của 7z) nên: 13 #G)=G-#)z@) 7).
Thay x=1 va x =—1 lan luot vào (1.7) ta có: f #0=q- s00 = dc ýCD=-0+2gCD=eCp=-fCÐ, lra ` Do #eh, /()ellz] suy ra zŒ)e[lz] , nên zŒ)<[,z(-1)ell hay £0 oy wID, l-a@ lta” 'Ví dụ 1. Tìm nghiệm nguyên của đa thức: ƒŒ)=3x°+5x”+x)+5x—2, Bài giải Ta có: ƒ0) =12 và ƒ(—1)=—8, do đó +1 không phải là nghiệm của f(x). Nghiệm nguyên nếu có của /(z) phải là ước của 2 là +1,+2. Ta xét: a 2 + fa 4 -12 l-a@ 8 fey êm § a 5 lta Thử lại f(-2) = 0 nên -2 là nghiệm của phương trình Vậy nghiệm nguyên của ƒ() là: ~2 14 CHUONG 2.
UNG DUNG CUA DA THUC 2. Phân tích đa thức thành nhân tử [2],[3] Nhận xét: Việc phân tích đa thức thành nhân tử đóng góp vai trò rất lớn trong việc giải quyết các bài toán trong chương trình phổ thông, cụ thể: tìm nghiệm của phương trình, bát phương trình, hệ phương trình. Trong chương trình toán lớp 8, học sinh được học cách phân tích đa thức thành nhân tử bằng phương pháp nhóm, đặt nhân tử chung, hằng đẳng thức. Trong khóa luận này, tác giả xin trình bày thêm một số phương pháp sau đây: 2.