關于多項式的習題
問題:
證明如果等式Q(x)=a+(c−b)x+(e−d)=0 有大于1的實數解,這裡a,b,c,d,e∈R, 那麼方程P(x)=a+b+c+dx+e=0至少有一個實數解。
解:将-x帶入P(x)中有,
如果r>1是多項式Q的一個根,我們有
a+(c-b)r+(e-d)=0,
将與-帶入P(x)中有:
和
注意兩個數字P(±)中必有一個是正的(因為,另一個是負的(或者兩個都是零)。因此,在−和之間,必須有一個數ξ使得P(ξ)=0。
這裡用到了一個代數學中的一個介值定理。
介值定理
設f(x)是多項式的函數,介值定理表明如果f (a) 和 f (b) 有相反的符号,那麼在a,b之間至少存在一個數ξ,使得f(ξ) = 0.
在某些情況下,我們可能知道圖上的兩點,但不知道f(x)=0那個點。如果這兩個點在
對于x軸來說是在上下兩側,我們可以确定它們之間有一個點使得f(x)=0。考慮一個多項式函數f,它的圖是光滑的和連續的,介值定理表明,對于f域中的兩個數a和b,如果a
且f (a)≠f (b),那麼對于a,b之間的函數值f(x)可以是取f (a)到f (b)之間的任意一個值, 當然包括零。證明實際上是相當複雜的,需要較高的數學計算。我們可以把這個定理應用到一個特殊的情況在繪制多項式函數時很有用。如果連續函數f在x = a上的一點位于x軸的上方,另一個點(x = b)位于x軸下方,在x = a和x = b之間必定存在第三個點x=c,使得曲線與x軸相交。稱這個點為(c, f (c)),這意味着我們确信存在一個f (c) = 0的解。
換句話說,介值定理告訴我們,當一個多項式函數,從一個負的值變為正值時,函數必須穿過x軸,即有一個根。
有話要說...