В алгебрі поліномів над довільними полями однією з важливих задач є задача розкладання полінома на незвідні множники. Розв’язання цієї задачі базується на таких твердженнях:
– будь який поліном першого степеня є незвідним;
– якщо поліном є незвідним, то незвідним буде будь який поліном ;
– якщо - довільний поліном, а - незвідний, то або ділиться на , тобто , або поліноми та є взаємно простими, тобто ;
– якщо добуток двох поліномів та ділиться на незвідний поліном , то обов’язково або або ділится на .
Наслідком цих тверджень є таке:
Якщо поліном з дійсними коефіцієнтами двома способами розкладено на незвідні множники то
– ;
– після відповідного впорядкування вірними будуть такі рівності:
Останнє твердження забезпечує єдиність розкладання полінома на незвідні множники. З урахуванням того, що деякі незвідні множники можуть входити до розкладання полінома не однократно, таке єдине подання буде мати вигляд
.
У зв’язку з тим, що в розкладанні врахована кратність входження незвідних поліномів, розв’язання задачі розкладання на незвідні множники почнемо з задачі розкладання на кратні множники.
Розглянемо алгоритм розкладання полінома на кратні множники.
Будемо вважати, що в розкладання поліноми входять з кратностями від 1 до n включно. Позначимо
– через добуток всіх поліномів, які входять у з кратністю 1. Поліноми, що входять до можуть мати степені від 1 до n;
– через добуток всіх поліномів, які входять у з кратністю 2.
…………………………………
– через добуток всіх поліномів, які входять у з кратністю .
Тоді початкове розкладання полінома на кратні множники буде виглядати так:
На першому етапі знайдемо максимальну кратність поліномів, що входять до розкладання . Позначимо її .
Етап І.
1. а) Знаходимо похідну від за змінною :
,
де - поліном, який залишився в дужках після виносу спільного множника.
б) Знаходимо НСД між і :
Степінь менша за степінь .
2. а) Знаходимо похідну від за змінною :
б) Знаходимо НСД між і :
Степінь менша за степінь .
…………………………………….
S.. а) Знаходимо похідну від за змінною :
б) Знаходимо НСД між і :
Процес знаходження спільних дільників закінчено.
Максимальна кратність входження поліномів у розкладання становить.
Розкладання можна записати більш точно
При цьому - добуток ненульових поліномів нульового степеня.
Етап 2.
Виділяємо із знайдених спільних дільників добуток складових в першому степені.
1.
2.
…………………………….
S-1.
S.
На останньому кроці другого етапу знайшли поліном, який є добутком поліномів, які входять в розкладання з кратністю - .
Етап 3.
Діленням знаходимо складові в розкладанні полінома на кратні множники.
1.
2.
…………………………….
S-1.
Розкладання на кратні множники відбулося. Залишилось перевірити, чи є поліноми незвідними для .
Приклад.
Відокремити кратні множники поліному.
Розв’язання.
Етап І.
1. а) Знаходимо похідну від за змінною :
~
б) Знаходимо НСД між і :
_1 | -6 | -4 | -4 | -2 | ||||||||
-4 | -2 | |||||||||||
:(-2) | -2 | -2 | ||||||||||
-3 | -5 | -2 |
Перша остача
_1 | -4 | -2 | -3 | -5 | -2 | |||||
-3 | -5 | -2 | -1 | |||||||
_-1 | -1 | |||||||||
-1 | -1 | |||||||||
2. а) Знаходимо похідну від :
б) Знаходимо НСД між і :
-3 | -5 | -2 | -6 | -5 | |||||
´4 | _4 | -12 | -20 | -8 | |||||
-6 | -5 | ||||||||
-6 | -15 | -8 | |||||||
´4 | _4 | -24 | -60 | -32 | |||||
-6 | -5 | ||||||||
-27 | -54 | -27 | |||||||
:(-27) |
Перша остача
_4 | -6 | -5 | ||||
-5 | ||||||
_-5 | -10 | -5 | ||||
-5 | -10 | -5 | ||||
3. а) Знаходимо похідну від :
~
б) Знаходимо НСД між і :
4. а) Знаходимо похідну від за змінною :
б) Знаходимо НСД між і :
Процес знаходження спільних дільників закінчено.