Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 78 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Thông tin cơ bản
Định dạng
Số trang
78
Dung lượng
1,14 MB
Nội dung
Khóa lu n t t nghi p GVHD: GVC V ng Thơng L i c m n! Trong q trình làm khóa lu n, em nh n đ b o r t t n tình c a th y V c s giúp đ ch ng Thông Em xin chân thành c m n bày t lòng bi t n sâu s c t i th y Em c ng xin c m n s giúp đ c a th y giáo khoa Tốn, th y cô t i s Th vi n tr ng i h c s ph m Hà N i t o u ki n t t nh t giúp em hồn thành khóa lu n Hà N i, tháng n m 2010 Sinh viên H ng Th m H ng Th m K32B- Tốn Khóa lu n t t nghi p GVHD: GVC V ng Thông L i cam đoan Khóa lu n c a em đ V ng Thơng v c hoàn thành d is h ng d n c a th y i s c g ng c a b n thân Trong su t trình nghiên c u th c hi n khóa lu n em có tham kh o m t s tài li u c a m t s tác gi (đã nêu m c tài li u tham kh o) Em xin cam đoan khóa lu n t t nghi p k t qu nghiên c u c a b n thân em, không trùng v i k t qu c a tác gi khác N u sai em xin hoàn toàn ch u trách nhi m Sinh viên H ng Th m H ng Th m K32B- Tốn Khóa lu n t t nghi p GVHD: GVC V ng Thông M cl c Trang M đ u Ch ng Nh ng ki n th c liên quan đ n đ tài Ph n a th c m t n Xây d ng vành đa th c m t n 1.1 Xây d ng vành đa th c m t n 1.2 B c c a đa th c m t n Phép chia v i d 3 Nghi m c a đa th c 3.1 nh ngh a 3.2 Nghi m b i 3.3 nh lý Bezout 3.4 Công th c Viéte 3.5 L c đ Horner Ph n t đ i s , ph n t siêu vi t 5 i s đa th c Ph n a th c nhi u n Xây d ng vành đa th c nhi u n 1.1 Xây d ng vành đa th c nhi u n 1.2 B c c a đa th c nhi u n a th c đ i x ng 2.1 nh ngh a 2.2 Tính ch t Ch ng Nh ng toán đ i s s c p có liên quan đ n đa th c 11 Ph n i v i đa th c m t n 11 Bài toán Tr c c n th c H ng Th m m u 11 K32B- Toán Khóa lu n t t nghi p GVHD: GVC V Bài toán Nh n bi t đa th c khơng phân tích đ ng Thơng c 15 Bài toán Ch ng minh đa th c chia h t cho 17 Bài toán S d ng đ nh lý Viéte 21 4.1 D ng 1: Tính giá tr c a bi u th c đ i x ng K gi a nghi m 21 4.2 D ng 2: Tìm m i quan h gi a h s c a m t s ph ng trình b c ba, b c b n bi t m i quan h gi a nghi m c a 24 4.3 D ng 3: Tìm mi n giá tr c a tham s đ nghi m c a ph ng trình f x, m th a mãn K u ki n 30 Bài toán Ch ng minh đ ng th c 34 Bài tốn Tìm m c đ nh c a h đ th hàm s 36 Bài tốn Phân tích đa th c thành nhân t 40 Ph n i v i đa th c nhi u n 45 Bài toán Tr c c n th c m u 45 Bài tốn Phân tích đa th c thành nhân t 47 Bài toán Ch ng minh h ng đ ng th c tr ng h p có u ki n ho c khơng có u ki n 50 Bài toán Ch ng minh b t đ ng th c 52 Bài toán Xác đ nh ph Bài toán Gi i h ph Bài toán Gi i ph ng trình b c hai 56 ng trình 59 ng trình c n th c 62 Bài tốn Tìm nghi m nguyên c a ph Ch ng trình 65 ng K t lu n 69 Tài li u tham kh o 70 H ng Th m K32B- Toán Khóa lu n t t nghi p GVHD: GVC V ng Thông M đ u Lý ch n đ tài Trong nhà tr ng ph thơng, mơn tốn gi m t v trí h t s c quan tr ng Nó giúp h c sinh h c t t môn h c khác, công c c a nhi u ngành khoa h c c ng công c đ ho t đ ng đ i s ng th c t Mơn tốn có ti m n ng to l n vi c khai thác phát tri n n ng l c trí tu chung, rèn luy n thao tác ph m ch t t i s m t b ph n l n c a Toán h c, đa th c m t khái ni m c b n quan tr ng đ c s d ng nhi u không nh ng đ i s mà cịn Gi i tích, tốn cao c p toán ng d ng Tuy nhiên cho đ n nay, v n đ đa th c m i ch đ ch a đ c trình bày s l c, c phân lo i h th ng m t cách chi ti t Tài li u v đa th c cịn ít, ch a đ c h th ng theo d ng toán c ng nh ph ng pháp gi i, vi c nghiên c u v đa th c g p nhi u khó kh n V i lý trên, v i lòng say mê nghiên c u đ ch b o t n tình c a th y V ng Thông em m c s giúp đ , nh d n ch n đ tài: “Nh ng tốn đ i s s c p có liên quan đ n đa th c” đ làm khóa lu n t t nghi p, nh m phân lo i ,h th ng m t s toán v đa th c Bên c nh đó, c ng th y rõ vai trò c a đa th c mơn tốn nhà tr ng ph thơng M c đích nghiên c u Tìm hi u v nh ng tốn i s s c p có liên quan đ n đa th c m t n đa th c nhi u n it ng nghiên c u Các d ng toán c b n Ph i s s c p có liên quan đ n đa th c ng pháp nghiên c u Tham kh o tài li u, phân tích, so sánh, h th ng hóa H ng Th m K32B- Tốn Khóa lu n t t nghi p GVHD: GVC V Ch ng Thông ng Nh ng ki n th c liên quan đ n đ tài Ph n a th c m t n Xây d ng vành đa th c m t n 1.1 Xây d ng vành đa th c m t n Cho A vành giao hốn có đ n v ( kí hi u ) Khi đó, ta có t p h p: p a , a1 , , a n , / a i A, a i h u h t, i , v i hai phép toán: - Phép c ng: (a , a1 , , a n , ) (b0 , b1, , bn , ) ( a b0, a1 b1, , a n bn, ) - Phép nhân: (a , a1 , , a n , ).(b0 , b1, , bn, ) ( c0, c1, , cn, ) v i ck a b , k 0,1, , n, i j k i j l p thành m t vành giao hốn có đ n v (1, 0, 0, , 0, ) Ta g i P vành đa th c, m i ph n t thu c P g i m t đa th c Ta có th chuy n cách vi t đa th c v d ng sau: Xét ánh x f: A P a (a ,0, ,0, ) m t đ n c u vành Do v y, ta đ ng nh t a v i ph n t f (a ) (a , 0, , 0, ) Khi đó, A vành c a P Kí hi u: x (0,1, 0, , 0, ), Ta có: x2 (0, 0,1, 0, , 0, ), x3 (0, 0, 0,1, 0, , 0, ), H ng Th m K32B- Tốn Khóa lu n t t nghi p GVHD: GVC V ng Thông … xn (0, ,0,1,0, ,0, ) n Khi đó, m i ph n t , có th bi u di n nh t d i d ng: a a1 x a n xn x Thay cho P vi t x g i vành đa th c c a n x , l y h t thu c x g i đa th c c a n x đ A.M i ph n t c kí hi u là: f x , g x , 1.2 B c c a đa th c Cho f x a a1 x a n xn x - N u a n n đ c g i b c c a đa th c f x Kí hi u: deg f x n - N u f x (đa th c khơng), ta nói f x khơng có b c ho c có b c Phép chia v i d Cho x vành đa th c, A m t tr ng Khi đó, f x , g x x v i g x , t n t i nh t q x , r x x cho: f x g x q x r x Trong đó: - N u r x ta nói f x g x x - N u r x ta có: deg r x deg g x ta g i q x th ng, r x d phép chia f x cho g x x Nghi m c a đa th c 3.1 nh ngh a Cho K m t tr ng đó, A tr ng c a K M t ph n t g i nghi m c a đa th c f x x n u ch n u f H ng Th m K32B- Tốn Khóa lu n t t nghi p GVHD: GVC V Ta c ng có th nói nghi m c a ph ng Thơng ng trình đ i s f x K N u deg f x n ph ng trình f x g i ph ng trình đ i s b c n n 1 3.2 Nghi m b i Gi s k m t s t nhiên khác M t ph n t g i nghi m b i k c a đa th c f x x n u ch n u f x x không chia k h t cho x , k k 1 3.3 - nh lý Bezout nh lý Bezout: Cho vành đa th c x , f x x , Khi đó, d phép chia f x cho x f - H qu : Ph n t nghi m c a đa th c f x x , A m t tr ng, ch f x x x 3.4 Công th c Viéte f x a xn a1 xn 1 a n 1 x a n x , deg f x n Cho Gi s f x có n nghi m 1 , , , n v i f x a x 1 x x n Khi ta nhân th a s vào v i nhóm h s theo d ng đa th c chu n t c so sánh h s c a đa th c f x , ta đ c công th c Viéte nh sau: 1 n a1 ; a0 1 1 n 1 n H ng Th m a2 ; a0 K32B- Tốn Khóa lu n t t nghi p GVHD: GVC V ng Thông … 1 k n k 1 n k n 1 k ak ; a0 … 1 n 1 3.5 L n an a0 c đ Horner Cho f x x đa th c b c n f x a xn a1 xn 1 a n 1 x a n , tr Chia f x cho x x , gi s th ng, ng c a phép chia là: q x b0 xn1 b1 xn2 bn2 x bn1 , bi , i 0, n ngh a là: a xn a1 xn 1 a n 1 x a n x b0 xn 1 b1xn 2 bn 2 x bn 1 f ng nh t h s ta l p đ a0 c b ng sau, g i l … a1 b1 a1 b0 b0 a c đ Horner: … an f a n bn 1 Ph n t đ i s , ph n t siêu vi t Gi s A m t tr ng c a m t tr g i ph n t đ i s tr H ng Th m ng K M t ph n t c K , c đ c ng A n u t n t i đa th c f x 0, f x A x : K32B- Tốn Khóa lu n t t nghi p GVHD: GVC V ng Thông f c ho c t n t i a , a1 , , a n A không đ ng th i b ng không t t c : a0 a1c1 a n c n , c K n u không ph i ph n t đ i s A đ c g i ph n t siêu vi t A 5.1 i s đa th c nh ngh a C u trúc đ i s b (t p X , ,., nhân vô h ng) th a mãn: +, X , ,. l p thành m t vành +, X, , K l p thành m t K _ môđun ( K vành giao hốn có đ n v ) Có A x vành giao hốn có đ n v , ta xác đ nh thêm phép nhân vô h ng sau: n a A, f x a i xi A x i 0 n a f x a a i xi i 0 Ta có: A_ đ i s đa th c A x Gi s có K _ khơng gian vect X , h u h n chi u, gi s e1 , e2 , , en c n s x X , x a i ei i 1 n n i 1 j 1 Khi v i x, y X , gi s x ei ; y b j e j n n n xy a i ei b j e j a i b j ei e j i 1 j 1 i , j 1 5.2 Phép h p thành đa th c n m 10 j 0 Cho hai đa th c f x xi A x ; g x b j x j A x H ng Th m 10 K32B- Tốn Khóa lu n t t nghi p GVHD: GVC V G i x1 , x2 nghi m c a ph ng Thơng ng trình b c hai cho Theo công th c Viéte ta có: 1 x1 x2 1; x1 x2 2 Theo gi thi t: y1 x16 x22 ; y2 x26 2x12 Do đó: S y1 y2 x16 x2 x26 x12 x x2 x12 x2 x1 x2 x1 x2 2 2 x1 x2 x1 x2 x1 x2 x1 x2 3x12 x2 x1 x2 x1 x2 12 2 12 2 3 2 12 2 x12 x2 4 12 2 2 6 14 9 12 2 2 12 2 23 4 1 12 36 16 55 P y1 y2 x16 x2 x x12 x16 x26 x18 x28 x12 x2 26 18 8 16 2014 2 1612 23 2 4 2 64 1 16 80 128 32 16 434 V y ph ng trình b c hai c n tìm là: y2 55 y 434 5.4 Bài t p áp d ng Bài t p 1: V i giá tr c a a t ng bình ph ph ng nghi m c a ng trình x2 a x a 1 nh n giá tr nh nh t Bài t p 2: Gi s ph khác Xác đ nh ph Bài t p 3: L p ph b c 10 nghi m ph H ng Th m ng trình b c hai có hai nghi m phân bi t x1 , x2 ng trình b c hai có nghi m x1 x x2 x1 ng trình b c hai mà nghi m c a l y th a ng trình: x2 x 64 K32B- Tốn Khóa lu n t t nghi p GVHD: GVC V Bài t p 4: G i x1 , x2 nghi m c a ph ph ng Thông ng trình x2 x Xác đ nh ng trình b c hai có nghi m x12 x2 Bài t p 5: Gi s ph ng trình x2 px q có hai nghi m x1 , x2 khác khơng Hãy xác đ nh ph ng trình b c hai có nghi m Bài tốn 6: Gi i h ph 1 x2 x1 ng trình 6.1 C s lý lu n Ta hay g p h ph ng trình mà v trái c a ph đa th c đ i x ng c a n Trong tr ph ng trình thành h ph b n H ph ng trình h ng h p này, ta chuy n h ng trình mà n đa th c đ i x ng c ng trình m i th ng nh ng h ph h n r t nhi u, d gi i h n Sau gi i ph ng trình đ n gi n ng trình đ i s b c n 6.2 Thu t toán B c 1: Bi u di n t ng v trái c a ph ng trình qua đa th c đ i x ng c b n i i 1, n c h m i n i i 1, n Gi i h tìm i B c 2: Ta thu đ B c 3: V n d ng công th c Viéte tìm nghi m c a h ban đ u 6.3 Ví d minh h a Ví d 1: Gi i h ph ng trình sau 3 x y 65 I 2 x y xy 20 Gi i x y 1 xy t H ng Th m , u ki n 12 4 65 K32B- Tốn Khóa lu n t t nghi p GVHD: GVC V ng Thông Ta đ a v trái c a ph ng trình h v đa th c c a đa th c đ i x ng c b n: x y 3xy x y 65 H I xy x y 20 3 1 65 1 20 3.20 65 1 20 125 1 20 Các giá tr tìm đ c th a mãn u ki n Do x, y nghi m c a ph ng trình: t 1t ,ngh a ph ng t trình: t 5t t V y h cho có nghi m hốn v c a (2;1), là: 2,1 1, Ví d 2: Gi i h ph ng trình sau x y z 2 x y z 25 x3 y3 z3 27 Gi i t: 1 x y z xy yz zx xyz Ta đ a v trái c a ph ng trình h v đa th c c a đa th c đ i x ng c b n: H ng Th m 66 K32B- Tốn Khóa lu n t t nghi p GVHD: GVC V ng Thông x2 y2 z2 12 2 x3 y3 z3 13 3 1 3 Do ta có h : 2 25 3 1 3 27 32 25 27 13 3 1 3 8 24 T công th c Viéte suy x, y, z nghi m c a ph ng trình: t 1t t ngh a ph ng trình: t 3t 8t 24 t 3 t t 3 t 2 t 2 t t 2 t 2 V y h cho có nghi m hốn v c a b 3; 2; 2 , là: 3; 2; 2 , 3; 2 2; 2 , 2;3; 2 , 2 2;3; 2 , 2; 2 2;3 , 2 2; 2;3 6.4 Bài t p áp d ng Bài t p 1: Gi i h ph H ng Th m ng trình sau 67 K32B- Tốn Khóa lu n t t nghi p GVHD: GVC V ng Thông x3 y3 35 a) x y x2 xy y2 b) x y xy Bài t p 2: Gi i h ph ng trình sau x y z a ) x2 y2 z2 x3 y3 z3 xyz 13 x y z 1 13 b) x y z xyz Bài t p 3: Gi i h ph ng trình sau x4 y4 z4 113 a ) x3 y3 z3 27 x y z 3 x y z 2 xy yz zx b) x3 y3 z3 xyz 2 Bài t p 4: Gi i h ph ng trình sau x y z a a ) x2 y2 z2 b x3 y3 z3 a x y z b) x3 y3 z3 36 xyz H ng Th m 68 K32B- Tốn Khóa lu n t t nghi p GVHD: GVC V Bài toán 7: Gi i ph ng Thơng ng trình c n th c 7.1 C s lý lu n M t s ph gi i h ph ng trình c n th c mà vi c gi i có th chuy n v vi c ng trình đ i x ng thông qua vi c đ t n ph 7.2 Thu t toán B c 1: t n ph đ a ph ng trình c n th c v h ph ng trình đ i x ng B c 2: Gi i h ph B c 3: Thay giá tr c a n ph vào tìm giá tr c a n ban đ u ng trình đ i x ng tìm đ c giá tr c a n ph 7.3 Ví d minh h a Ví d 1: Gi i ph ng trình x8 8 x Gi i i u ki n: x 8 x 8 x t u x 8, v x; u, v Suy ra: u x 8, v4 x Ta có h : u v 4 u v 16 t: u v ; uv , h tr thành: 2 2 H ng Th m 2 2 16 69 K32B- Tốn Khóa lu n t t nghi p GVHD: GVC V ng Thông 2 2 2 16 8 u , v nghi m c a ph V i ng trình: t 2t Ph ng trình u t v x 8 có nghi m , th a mãn u ki n u x t v u , v nghi m c a ph ng trình: t 2t Ph V i ng trình vơ nghi m V y nghi m c a ph Ví d 2: Gi i ph x 8 ng trình cho là: x ng trình 8 x x 27 8 x x 27 Gi i 8 x 27 x x 27 i u ki n t u x, v x 27; u, v Suy ra: u x; v3 x 27 2 u v 3uv u v uv Ta có h : 3 u v 35 u v 3uv u v 35 H ng Th m 70 K32B- Tốn Khóa lu n t t nghi p GVHD: GVC V ng Thông t u v; uv , h tr thành: 12 3 1 31 35 12 35 1 u , v nghi m c a ph V i ph t t ng trình t 5t ng trình t 1t , ngh a u v x u 3 x 15 v x V y nghi m c a ph ng trình cho là: x 15 7.4 Bài t p áp d ng Bài t p 1: Gi i ph ng trình sau a)4 x x b) x 82 x Bài t p 2: Gi i ph ng trình sau a ) 18 x 64 x b) x Bài t p 3: Gi i ph x3 53 x x 3 ng trình sau Bài t p 4: Gi i ph 1 x x 1 2 ng trình sau a ) x 1 x 2x b) x3 x H ng Th m 71 K32B- Tốn Khóa lu n t t nghi p GVHD: GVC V Bài tốn 8: Tìm nghi m ngun c a ph ng Thơng ng trình 8.1 C s lý lu n V i d ng tốn tìm nghi m ngun c a ph ng trình khơng có m t thu t toán chung c mà tùy thu c vào t ng lo i toán c th ta l a ch n gi i pháp thích h p 8.2 Thu t toán B c 1: Bi u di n ph ng trình ban đ u theo ph ng trình c a , Rút theo (1) Cách 1: T (1) suy x, y nghi m c a ph ng trình t 1t v i u ki n T suy u ki n c a Cách 2: Do x, y s nguyên nên x, y s th c Do v y, c n u ki n: 12 4 K t h p v i (1) đ tìm u ki n c a B c 2: Tìm x, y theo , 8.3 Ví d minh h a Ví d 1: Tìm nghi m ngun d ng c a ph ng trình sau x2 y2 x y xy (1) Gi i (1) x y 3xy x y t x y , xy Khi đó, ta có ph H ng Th m ng trình sau: 72 K32B- Tốn Khóa lu n t t nghi p 12 3 x y 1 xy GVHD: GVC V 1 1 ng Thông x, y nghi m c a ph ng trình t 1t 1 1 ph ng trình có nghi m 12 12 1 12 3 1 Do x, y nguyên , nguyên x y x 1 xy y x x y y 1 ho c x xy y ho c 1 lo i x x y y ho c x xy y x y x xy y ho c V y nghi m nguyên c a ph ng trình là: 0;0 , 0;1 , 1;0 , 1; , 2;1, 2; Ví d 2: Tìm nghi m nguyên c a ph ng trình sau x3 y3 3xy (2) H ng Th m 73 K32B- Tốn Khóa lu n t t nghi p GVHD: GVC V ng Thông Gi i (2) x y 3xy x y 3xy t x y , xy Khi ta có ph ng trình sau: 13 31 3 1 12 3 Vì x 0, y 1 x y 1 x y 1 ng x, y cho xy Do v y ta ph i tìm s nguyên d Suy x, y nghi m c a ph Ta có: 12 1 1 Ta có 12 1 3 ng trình t 1t 1 1 1 1 1 12 41 1 n u 3 x y x xy y 1 V y ta ph i có x y Khi ta có V y nghi m nguyên c a ph ng trình là: 1;1 8.4 Bài t p áp d ng Bài t p 1: Tìm nghi m nguyên c a ph a )7 x y x2 xy y2 ng trình sau b) x2 y2 x y Bài t p 2: Tìm nghi m nguyên c a ph ng trình sau a ) x2 y2 x2 xy y2 b) x3 y3 xy3 y2 x2 y Bài t p 3: Tìm nghi m nguyên c a ph a )39 x y x2 xy y2 ng trình sau b) x3 y3 xy 25 H ng Th m 74 K32B- Tốn Khóa lu n t t nghi p H ng Th m GVHD: GVC V 75 ng Thơng K32B- Tốn Khóa lu n t t nghi p GVHD: GVC V Ch ng Thông ng K t lu n a th c có v trí quan tr ng Tốn h c, khơng nh ng đ i t ng nghiên c u ch y u c a i s mà cịn cơng c đ c l c c a Gi i tích Nó ph n ki n th c quan tr ng đ đ u c a b c ph thông c gi i thi u t nh ng n m d ng đ n gi n mà ta th ng g i bi u th c ch a ch đ i di n cho s Ngồi ra, lý thuy t đa th c cịn đ d ng nhi u toán cao c p, toán ng d ng Và c ng th cs ng xuyên g p nh ng toán v đa th c k thi h c sinh gi i, thi Olympic toán h c tr ng ph thơng Tuy khóa lu n trình bày ki n th c v đa th c nh ng toán đ i s s c p có liên quan đ n đa th c nh ng r t nh so v i l ng ki n th c v đa th c Khóa lu n đ c th c hi n v i mong mu n đóng góp kinh nghi m vi c nghiên c u, giúp vi c d y h c h c t p mơn tốn tr ng ph thơng T khóa lu n có th giúp b n đ c nghiên c u sâu h n, r ng h n n a v đa th c Do l n đ u tiên làm quen v i công tác nghiên c u, th i gian n ng l c cịn h n ch nên khơng th tránh kh i nh ng thi u sót Em r t mong nh n đ c s đóng góp ý ki n c a th y cô b n sinh viên Em xin chân thành c m n! ************************************** H ng Th m 76 K32B- Tốn Khóa lu n t t nghi p GVHD: GVC V ng Thông Tài li u tham kh o Nguy n H u i n (2003), a th c ng d ng, NXB Giáo d c a th c đ i s phân th c h u t , NXB Nguy n V n M u (2004), Giáo d c Ngô Thúc Lanh (1987), i s s h c t p 3, NXB Giáo d c Nguy n Ti n Quang (1987), Bài t p đ i s s h c t p 3, NXB Giáo d c is đ ic Hồng Xn Sính (1998), Tr n Ph ng, Lê H ng ng, NXB Giáo d c c (2002), Tuy n t p chuyên đ luy n thi đ i h c mơn tốn đ i s s c p, NXB Hà N i T p chí tốn h c tu i tr H ng Th m 77 K32B- Tốn Khóa lu n t t nghi p H ng Th m GVHD: GVC V 78 ng Thơng K32B- Tốn ... ng Nh ng toán đ i s s c p có liên quan đ n đa th c 11 Ph n i v i đa th c m t n 11 Bài toán Tr c c n th c H ng Th m m u 11 K32B- Tốn Khóa lu n t t nghi p GVHD: GVC V Bài toán Nh... 45 Bài tốn Phân tích đa th c thành nhân t 47 Bài toán Ch ng minh h ng đ ng th c tr ng h p có u ki n ho c khơng có u ki n 50 Bài toán Ch ng minh b t đ ng th c 52 Bài toán Xác... nghiên c u Tìm hi u v nh ng tốn i s s c p có liên quan đ n đa th c m t n đa th c nhi u n it ng nghiên c u Các d ng toán c b n Ph i s s c p có liên quan đ n đa th c ng pháp nghiên c u Tham kh o tài