Polinoms

Polinoms ir funkcija, kas izsakāma kā viena vai vairāku monomu summa no viena vai vairākiem mainīgajiem. Piemēram, funkcija  ir vienargumenta polinoms, kura mainīgais ir .  ir divargumentu polinoms, kura mainīgie ir  un .

 Polinoma jēdziens 
Vispārīgajā gadījumā par polinomu (grieķu izcelsmes vārds; poli nozīmē "daudz", nomē - "daļa") sauc jebkuru monomu algebrisku summu, t.i., ar plusa vai mīnusa zīmēm savienotus monomus, kurus sauc par polinoma locekļiem. Ja polinomā ir tikai divi saskaitāmie, tad polinomu sauc par binomu, ja trīs saskaitāmie, tad par trinomu. Polinomus saskaitot, atņemot vai sareizinot, vienmēr rezultātā iegūst polinomu.
    3x + 5 (lineārs binoms)
    4x2 + 7x - 8 (kvadrāttrinoms)
    x3 - 4x2 + 6x + 2 (trešās pakāpes polinoms)
Vispārīgajā gadījumā n-tās pakāpes polinomu pieraksta šādi (polinoma normālforma):
    P(x) = anxn + an-1xn-1 + an-3xn-3 + ... + a2x2 + a1x + a0.
an, an-1, an-2,..., a2, a1, a0 - polinoma koeficienti

n - polinoma pakāpe (naturāls skaitlis)

anxn - polinoma augstākās pakāpes loceklis

Ja kāds no polinoma koeficientiem (izņemot an) ir nulle, tad polinomu sauc par nepilnu n-tās pakāpes polinomu. Ja an = 1, tad polinomu sauc par reducētu polinomu. Skaitli ar kuru polinoma vērtība ir nulle, sauc par polinoma sakni. Polinoma sakne var būt gan reāls skaitlis, gan arī komplekss skaitlis.

 Darbības ar polinomiem 
Divus polinomus sauc par vienādiem, ja ir vienādas to pakāpes un ir vienādi visi šo polinomu koeficienti pie vienādām mainīgā lieluma pakāpēm, kā arī ir vienādi brīvie locekļi. Par nulles polinomu sauc polinomu, kuram visi koeficienti ir vienādi ar nulli.

 Polinomu saskaitīšana un atņemšana 
Par divu polinomu summu (starpību) sauc polinomu, kuru iegūst saskaitot (atņemot) dot polinomu koeficientus pie vienādiem mainīgā lieluma pakāpēm, piemēram, (3x2 - 4x + 1) - (x2 + 7x -4) = 2x2 - 11x + 5. No piemēra redzams, ka saskaitīt (atņemt) var arī dažādu pakāpju polinomus; tad summā iegūtā polinoma pakāpe ir vienāda ar saskaitāmo polinomu lielāko pakāpi. Saskaitot (atņemot) vienādu pakāpju polinomus, iegūst polinomu ar tādu pašu (vai mazāku) pakāpi. Acīmredzami polinomu saskaitīšanai ir spēkā komutatīvā un asociatīvā īpašība.

 Polinomu reizināšana 
Par divu polinomu Pn(x) = anxn + an-1xn-1 + an-3xn-3 + ... + a2x2 + a1x + a0 un Qm(x) = amxm + am-1xm-1 + am-3xm-3 + ... + a2x2 + a1x + a0 reizinājumu sauc polinomu, kura koeficientus atrod šādi:

brīvais loceklis ir a0b0;

koeficients pie x ir  a0b1 + a1b0;

koeficients pie x2 ir a0b2 + a1b1 + a2b0;

koeficients pie x3' ir a0b3 + a1b2 + a2b1 + a3b0.

Praktiski divus polinomus reizina, pareizinot katru pirmā polinoma locekli ar katru otrā polinoma locekli un saskaitot iegūtos rezultātus. Reizinājumā iegūtā polinoma pakāpe ir vienāda ar doto polinomu pakāpju summu n + m. Polinomu reizināšanai ir spēkā komutatīvā, asociatīvā un distributīvā īpašība attiecībā pret polinomu summas reizināšanu ar polinomu.

 Polinomu dalīšana 
Par divu polinomu Pn(x) un Qm(x) polinomu dalījumu sauc tādu polinomu Sk(x), kuru reizinot ar Pn(x) iegūst polinomu Qm(x), t.i.,
           Qm(x) : Pn(x) = Sk(x), ja Pn(x) * Sk(x) = Qm(x). 
Taču ne katriem diviem polinomiem dalījums eksistē. Acīmredzami dalīt polinomu Qm(x) ar Pn(x) var tikai tad, ja m ≥ n, t.i., ja dalāmā polinoma pakāpe m nav mazāka par dalītāja polinoma pakāpi n; pie tam k = m - n. No dalījuma definīcijas izriet polinomu dalīšanas algoritms.

 Polinomu dalīšana ar binomu x - a. Bezū teorēma. 
Polinomu algebrā īpaši aplūko gadījumu, kad polinoms ir jādala ar binomu x - a. Viegli pārliecināties, ka šādā gadījumā dalīšanas atlikums ir no x neatkarīgs lielums (skaitlis) r. Ja polinomu ar binomu var izdalīt bez atlikuma, tad atlikums r = 0.

Bezū teorēma (Etjēns Bezū (1730 - 1783) - franču matemātiķis): Ja, dalot Q(x) ar binomu x - a, iegūst atlikumu r, tad r = Q(a), t.i., dalīšanas atlikums ir vienāds ar polinoma Q(x) vērtību punktā a.

Pierādījums. Apzīmēsim S(x) dalīšanas rezultātā iegūto polinomu. Tad ir spēkā vienība Q(x)  = S(x)(x - a) + r. Šī vienība ir pareiza ar visām x vērtībām. Ievietojot vienādībā x vietā skaitli a, iegūstam, ka Q(a) = S(a)(a - a) + r, No kurienes Q(a) = r. Līdz ar to teorēma ir pierādīta.

Secinājums. Polinomu Q(x) var izdalīt bez atlikuma ar binomu x - a tad un tikai tad, ja skaitlis a ir šī polinoma sakne (Q(a) = 0).

Bezū teorēmas secinājumu lieto, sadalot polinomus reizinātājos, saīsinot algebriskās daļas, atrisinot dažādas augstāku pakāpju algebriskus vienādojumus, ja ir zināma viena vai vairākas saknes.

 Binomi un trinomi 
Polinomus var sīkāk iedalīt pēc tā saskaitāmo skaita, tas ir, pēc monomu skaita. Polinomu, kurš sastāv no diviem monomiem, sauc par binomu. Piemēram, 
 ir binoms.

Savukārt, polinomu, kurš sastāv no trim monomiem, sauc par trinomu. Piemēram,
 ir trinoms.

 Polinomu īpašības 
 Jebkura vienargumenta polinoma definīcijas apgabals ir visu reālo skaitļu kopa R.
 Jebkuru divu polinomu no viena mainīgā  summa, starpība un reizinājums arī ir polinoms no ;
 Jebkurš no konstantes atšķirīgs polinoms ir neierobežota funkcija;
 Polinomus atvasinot un integrējot atkal iegūst polinomus.

 Polinoma pakāpe 
Par vienargumenta polinoma pakāpi sauc lielāko kāpinātāju kāds ir pie tā mainīgā. Piemēram,  ir 2. pakāpes polinoms,  ir 1. pakāpes polinoms utt. Parasti kāda polinoma  pakāpi apzīmē ar .

 Skatīt arī 
 Kāpināšana
 Ņūtona binoms
 Monoms
 Splains

Kategorija:Algebra
Kategorija:Funkcijas