Problema senior

Polinomi, disuguaglianze, numeri complessi, ...
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batmangiallo
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Problema senior

Messaggio da batmangiallo »

Ciao, tra i problemi del senior in pillole online non riuscivo a risolvere:

Scomporre su R il polinomio
1+x+x^2+x^3+x^4+x^5+x^6+...+x^1013

Ho notato subito che -1 è soluzione e quindi fatta la divisione polinomiale, ma poi qualcuno saprebbe aiutarmi su come andare avanti?
emmeci
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Re: Problema senior

Messaggio da emmeci »

Indicando con P(x) il polinomio in esame, comincio a fare la scomposizione indicata.

P(x)=(1+x)+x2(1+x)+x4(1+x)+...+x1012(1+x)=
=(1+x)(1+x2+x4+...+x1012)

Moltiplico per1x21x2

P(x)=(1+x)1x10141x2=(1+x)1x5071x1+x5071+x

Considero la prima frazione
1x5071x=1+x+x2+x3+x4+...+x506=
=(1+x+x2)+x3(1+x+x2)+x6(1+x+x2)+...+x504(1+x+x2)=
=(1+x+x2)(1+x3+x6+...+x504)=(1+x+x2)A
con
A=(1+x3+...+x36)+x39(1+x3+...+x36)+...+x468(1+x3+...+x36)=
=(1+x3+...+x36)(1+x39+x78+...+x468)

Per la seconda frazione non occorrono altri calcoli: basta cambiare il segno di x nel risultato della prima. Concludo moltiplicando fra loro i vari fattori ottenuti; non scrivo qui la formula finale perché decisamente lunga.
batmangiallo
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Re: Problema senior

Messaggio da batmangiallo »

Okay chiaro, grazie mille, ho un'ulteriore domanda; come faccio a essere certo che a questo punto il polinomio è irriducibile?
emmeci
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Re: Problema senior

Messaggio da emmeci »

Non credo che si possa esserne certi; neanch'io lo sono. Di sicuro però il metodo di scomposizione che ho usato non serve più, perché ogni parentesi contiene un numero primo di addendi e quindi non si può suddividerla in blocchi aventi tutti lo stesso numero di addendi. Potrebbero però esserci scomposizioni di altro tipo.
emmeci
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Re: Problema senior

Messaggio da emmeci »

[Ripensandoci, ho scoperto che c'è almeno un'altra scomposizione; ci arrivo però in modo in modo molto indiretto. Mi limito a cercare la scomposizione di
Q(x)=1x5071x=1+x+x2+x3+x4+...+x506
Ci sono 507 addendi e si ha 507=3132. Nella mia prima mail avevo quindi suddiviso in blocchi di 3 addendi e poi in blocchi di 13 ed avevo trovato Q(x)=a1a2a3,con
a1=1+x+x2
a2=1+x3+x6+...+x36
a3=1+x39+x78+...+x468

Si può però suddividere prima in blocchi di 13 e poi in blocchi di 3; si ha Q(x)=b1b2b3, con
b1=1+x+x2+...+x12
b2=1+x13+x26
b3=1+x39+x78+...+x468

Si ha a3=b3, ma per gli altri fattori deve esserci una scomposizione che renda uguali i due prodotti. Ed infatti
b2=x26+x13+1=x2(x241)+x(x121)+(x2+x+1)

Le prime due parentesi sono divisibili per x31=(x1)(x2+x+1), quindi il tutto è divisibile per a1=x2+x+1. Detto c il risultato di questa divisione, si ha b2=ca1 (e quindi a2=cb1)
fph
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Re: Problema senior

Messaggio da fph »

Su R i polinomi irriducibili sono solo quelli di grado 1 e 2; qualunque polinomio di grado più grande si scompone. Per sapere come son fatti i fattori però devi conoscere qualcosa sui numeri complessi. Hai visto la lezione di algebra 1?
--federico
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emmeci
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Re: Problema senior

Messaggio da emmeci »

Su R hai tutte le ragioni; qui però stiamo pensando a scomposizioni in polinomi a coefficienti interi, quelli a cui ci si riferisce quando, il primo anno delle superiori, si studia la scomposizione in fattori.
Mi scuso se non ho usato il linguaggio corretto.
fph
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Re: Problema senior

Messaggio da fph »

Non c'è niente di cui scusarti, il tuo linguaggio mi sembra corretto. E in ogni caso siamo tutti qui per imparare e insegnare qualcosa. :)

Nel primo post hai scritto "scomporre su R", quindi pensavo che ti riferissi a quello; se invece vuoi scomposizioni su Q (o su Z) la risposta è diversa. Di solito nei senior viene spiegato l'"arnese" di teoria che serve per fare queste scomposizioni, cioè i polinomi ciclotomici, ma senza dimostrare tutto perché è molto tecnico. In generale senza aver visto i questo pezzo di teoria è molto difficile trovare queste scomposizioni da solo facendo i conti a mano. Il tuo a3, in particolare, si scompone in altri due pezzi, ma non è per nulla facile da vedere!
--federico
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