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词条 艾森斯坦因判别法
释义

艾森斯坦判别法是代数的定理,给出了判定整系数多项式不能分解为整系数多项式乘积的充分条件。由高斯定理,这判别法也是多项式在有理数域不可约的充分条件。

艾森斯坦判别法是说:给出下面的整系数多项式

如果存在素数p,使得

p不整除an ,但整除其他ai ; p^2 不整除a0 , 那么f(x) 是不可约的。

例子

给了多项式g(x) = 3x4 + 15x2 + 10,试确定它能否分解为有理系数多项式之积。

试用艾森斯坦判别法。素数2和3都不适合,考虑素数p = 5。5整除x的系数15和常数项10,但不整除首项3。而且52 = 25不整除10。所以g(x)在有理数域不可约。

有时候不能直接用判别法,或者可以代入y = x + a后再使用。

例如考虑h(x) = x2 + x + 2。这多项式不能直接用判别法,因为没有素数整除x的系数1。但把h(x)代入为h(x + 3) = x2 + 7x + 14,可立刻看出素数7整除x的系数和常数项,但72 = 49不整除常数项。所以有时通过代入便可以用到判别法。

艾森斯坦判别法得出的一个著名结果如下:

对素数p,以下多项式在有理数域不可约。

。 要使用艾森斯坦判别法,先作代换x = y + 1。新的常数项是p,除首项是1外,其他项的系数是二项式系数,k大于0,所以可以被p除尽。

初等证明

对多项式f(x)取模p,也就是把它的系数映射到域上。这样它便化为,其中c为非零常数。因为在域上的多项式有唯一分解,f在模p上会分解为单项式。

如果f是在有理数上可约的,那么会有多项式g, h使得f = g h。从上可知gh取模p分别为和,满足c = d e。因为ghp的常数项为零,这表示gh的常数项均可被p整除,所以f的常数项a0可以被p2整除,与f系数的假设矛盾。因此得证。

更进一步的解释

依据牛顿图的理论在其p进制数域,我们考虑一系列点的下凸集。

(0,1), (1, v1), (2, v2), ..., (n − 1, vn-1), (n,0), 其中vi 是ai 关于p的最高次幂。对于一个艾森斯坦多项式,对0 < i < n,vi 至少为1v0 =1 vn =0,固而它的牛顿图即点列的下凸集应当是一条从(0,1) to (n,0)的线段,其斜率为−1/n

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更新时间:2025/3/22 13:02:47