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?
Problema senior
Re: Problema senior
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 per1−x21−x2
P(x)=(1+x)1−x10141−x2=(1+x)1−x5071−x1+x5071+x
Considero la prima frazione
1−x5071−x=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.
P(x)=(1+x)+x2(1+x)+x4(1+x)+...+x1012(1+x)=
=(1+x)(1+x2+x4+...+x1012)
Moltiplico per1−x21−x2
P(x)=(1+x)1−x10141−x2=(1+x)1−x5071−x1+x5071+x
Considero la prima frazione
1−x5071−x=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.
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Re: Problema senior
Okay chiaro, grazie mille, ho un'ulteriore domanda; come faccio a essere certo che a questo punto il polinomio è irriducibile?
Re: Problema senior
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.
Re: Problema senior
[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)=1−x5071−x=1+x+x2+x3+x4+...+x506
Ci sono 507 addendi e si ha 507=3∗132. 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(x24−1)+x(x12−1)+(x2+x+1)
Le prime due parentesi sono divisibili per x3−1=(x−1)(x2+x+1), quindi il tutto è divisibile per a1=x2+x+1. Detto c il risultato di questa divisione, si ha b2=c∗a1 (e quindi a2=c∗b1)
Q(x)=1−x5071−x=1+x+x2+x3+x4+...+x506
Ci sono 507 addendi e si ha 507=3∗132. 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(x24−1)+x(x12−1)+(x2+x+1)
Le prime due parentesi sono divisibili per x3−1=(x−1)(x2+x+1), quindi il tutto è divisibile per a1=x2+x+1. Detto c il risultato di questa divisione, si ha b2=c∗a1 (e quindi a2=c∗b1)
Re: Problema senior
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
1√2(|loves me⟩+|loves me not⟩)
1√2(|loves me⟩+|loves me not⟩)
Re: Problema senior
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.
Mi scuso se non ho usato il linguaggio corretto.
Re: Problema senior
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!

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
1√2(|loves me⟩+|loves me not⟩)
1√2(|loves me⟩+|loves me not⟩)