安徽师范大学 2014年高等代数第0题
📝 题目
二,( 15 分 )设 $\displaystyle f_{1}(x)$ 和 $\displaystyle f_{2}(x)$ 都 是 非 零 的 复 系 数 多 项 式,且 $\displaystyle \left(x^{2}+x+1\right) \mid\left(x f_{1}\left(x^{3}\right)+f_{2}\left(x^{3}\right)\right)$ ,证明:$\displaystyle (x-1) \mid\left(f_{1}(x), f_{2}(x)\right)$ .
💡 答案解析
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📋 详细解题步骤
步骤 1/7
目标:引入三次单位根
设 $\omega = e^{2\pi i/3}$,则 $\omega^2+\omega+1=0$,且 $\omega^3=1$。
公式:$\omega^2+\omega+1=0$,$\omega^3=1$
提示:注意 $\omega$ 是三次单位根,满足 $\omega^3=1$ 且 $\omega\neq1$。
步骤 2/7
目标:利用整除条件得到根
由条件 $(x^2+x+1) \mid (x f_1(x^3)+f_2(x^3))$,知 $\omega$ 和 $\omega^2$ 是多项式 $x f_1(x^3)+f_2(x^3)$ 的根。
提示:注意 $x^2+x+1$ 的根是 $\omega$ 和 $\omega^2$,且它们互异。
步骤 3/7
目标:代入第一个根 $\omega$
代入 $x=\omega$ 得:$\omega f_1(\omega^3)+f_2(\omega^3)=\omega f_1(1)+f_2(1)=0$,即 $\omega f_1(1)+f_2(1)=0$。
公式:$\omega f_1(1)+f_2(1)=0$
提示:注意 $\omega^3=1$,所以 $f_1(\omega^3)=f_1(1)$,$f_2(\omega^3)=f_2(1)$。
步骤 4/7
目标:代入第二个根 $\omega^2$
代入 $x=\omega^2$ 得:$\omega^2 f_1(\omega^6)+f_2(\omega^6)=\omega^2 f_1(1)+f_2(1)=0$,即 $\omega^2 f_1(1)+f_2(1)=0$。
公式:$\omega^2 f_1(1)+f_2(1)=0$
提示:注意 $\omega^6=(\omega^3)^2=1$,所以 $f_1(\omega^6)=f_1(1)$,$f_2(\omega^6)=f_2(1)$。
步骤 5/7
目标:解方程组得 $f_1(1)=0$
得到方程组:
\begin{cases}
\omega f_1(1)+f_2(1)=0,\\
\omega^2 f_1(1)+f_2(1)=0.
\end{cases}
两式相减得 $(\omega-\omega^2)f_1(1)=0$,由于 $\omega \neq \omega^2$,故 $f_1(1)=0$。
公式:$(\omega-\omega^2)f_1(1)=0$
提示:注意 $\omega-\omega^2\neq0$,因为 $\omega$ 和 $\omega^2$ 是互异的复数。
步骤 6/7
目标:代入得 $f_2(1)=0$
将 $f_1(1)=0$ 代入第一式 $\omega f_1(1)+f_2(1)=0$,得 $f_2(1)=0$。
提示:代入时注意 $\omega \neq 0$,但 $f_1(1)=0$ 直接消去 $\omega$。
步骤 7/7
目标:结论:$(x-1)$ 整除 $f_1$ 和 $f_2$
因此 $1$ 是 $f_1(x)$ 和 $f_2(x)$ 的公共根,即 $(x-1) \mid f_1(x)$ 且 $(x-1) \mid f_2(x)$,所以 $(x-1) \mid (f_1(x), f_2(x))$。
提示:注意 $(f_1(x), f_2(x))$ 表示最大公因式,$(x-1)$ 整除两者意味着整除最大公因式。
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