作者Vulpix (Sebastian)
看板Math
标题Re: [代数] 多项式2
时间Sun Jul 2 01:38:03 2017
※ 引述《Vulpix (Sebastian)》之铭言:
: ※ 引述《cuttlefish (无聊ing ><^> .o O)》之铭言:
: : 标题: [代数] 多项式2
: : 时间: Fri Jun 30 14:00:46 2017
: : 试证明对於每一个整数n, 存在唯一的多项式P,
: : 使得其系数在{0,1,2,...,9}之中且满足P(-2)=P(-5)=n.
: : 谢谢
: 构造顺序:
: 1. 先利用 P(-2)=P(-5)=n 做一个长得很像的幂级数。
: 2. 说明幂级数项数有限,所以是多项式。
: 设 P(x) = (x+2)(x+5)Q(x) + n
: 其中 Q(x) = Σ_{k=0}^{∞} a_k*x^k 是一个幂级数
: => P(x) = (10a_0 + n) + (10a_1 + 7a_0)x + (10a_2 + 7a_1 + a_0)x^2 + ...
: => 10a_0 + n、10a_1 + 7a_0、10a_{k+2} + 7a_{k+1} + a_k 都在 {0,1,2,...,9} 之中
: => a_0 = n 除以 -10 的商
: a_1 = 7a_0 除以 -10 的商
: a_{k+2} = 7a_{k+1} + a_k 除以 -10 的商
这一段修改了一点,之前写的除法错了。
: i) 可利用数学归纳法证明:
: -2 - n/6/(-2)^k + n/15/(-5)^k < a_k < 2.5 - n/6/(-2)^k + n/15/(-5)^k
0 ≦ 10a_0 + n ≦ 9 => -n/10 ≦ a_0 ≦ (9-n)/10
=> -2 - n/10 < a_0 < 2.5 - n/10
0 ≦ 10a_1 + 7a_0 ≦ 9 => -7a_0/10 ≦ a_1 ≦ (9 - 7a_0)/10
=> 7(n-9)/10/10 ≦ a_1 ≦ (9 + 7n/10 )/10
=> -0.63 + 0.07n ≦ a_1 ≦ 0.9 + 0.07n
=> -2 + 0.07n < a_1 < 2.5 + 0.07n
先计算 -7a_{k+1} - a_k 的范围:
-7( -n/6/(-2)^(k+1) + n/15/(-5)^(k+1) ) - ( -n/6/(-2)^k + n/15/(-5)^k )
= 10( -n/6/(-2)^(k+2) + n/15/(-5)^(k+2) )
=> -7a_{k+1} - a_k < 16 + 10( -n/6/(-2)^(k+2) + n/15/(-5)^(k+2) )
-7a_{k+1} - a_k > -20 + 10( -n/6/(-2)^(k+2) + n/15/(-5)^(k+2) )
0 ≦ 10a_{k+2} + 7a_{k+1} + a_k ≦ 9
=> 10a_{k+2} < 9 + 16 + 10( -n/6/(-2)^(k+2) + n/15/(-5)^(k+2) )
10a_{k+2} > -20 + 10( -n/6/(-2)^(k+2) + n/15/(-5)^(k+2) )
=> a_{k+2} < 2.5 + 10( -n/6/(-2)^(k+2) + n/15/(-5)^(k+2) )
a_{k+2} > -2 - n/6/(-2)^(k+2) + n/15/(-5)^(k+2)
略繁杂,可是计算其实很简单。
至於公式是怎麽猜出来的?当然是试了很久才弄到的啊。
: 所以当 k 够大的时候,a_k 只能是 -2,-1,0,1,2
: ii)考虑 a_N 和 a_{N+1} 都在 {-2,-1,0,1,2} 之中的 25 种情况
: 可以计算得到从 a_{N+5} 开始,a_k 都是 0
这边我程式码有一点错,也改了。
随便抓一个情况来算算看:a_N = 2, a_{N+1} = -2
=> a_{N+2} = 7*(-2) + 2 除以 -10 的商 = 2
=> a_{N+3} = 7*2 + (-2) 除以 -10 的商 = -1
=> a_{N+4} = 7*(-1) + 2 除以 -10 的商 = 1
=> a_{N+5} = 7*1 + (-1) 除以 -10 的商 = 0
=> a_{N+6} = 7*0 + 1 除以 -10 的商 = 0
以後的 a_k 就都是 0 了
25 种情况:(从 a_N 开始列)
-2,-2,2,-1,1,0,0,...
-2,-1,1,1,0,0,...
-2,0,1,0,0,...
-2,1,0,0,...
-2,2,-1,1,0,0,...
-1,-2,2,-1,1,0,0,...
-1,-1,1,0,0,...
-1,0,1,0,0,...
-1,1,0,0,...
-1,2,-1,1,0,0,...
0,-2,2,-1,1,0,0,...
0,-1,1,0,0,...
0,0,...
0,1,0,0,...
0,2,-1,1,0,0,...
1,-2,2,-1,1,0,0,...
1,-1,1,0,0,...
1,0,0,...
1,1,0,0,...
1,2,-1,1,0,0,...
2,-2,2,-1,1,0,0,...
2,-1,1,0,0,...
2,0,0,...
2,1,0,0,...
2,2,-1,1,0,0,...
: i、ii 这两段苦工的繁杂计算可以由电脑代劳
: 所以 Q(x) 是多项式,P(x) 亦然,此 P 即为所求之唯一多项式。
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1F:→ Vulpix : 跑excel的结果,看来|a_k|会递减,而且是交错的。 07/02 20:48
2F:→ Vulpix : 有这两个性质的话,就不用跑25种情况那麽多了。 07/02 20:48
3F:→ Vulpix : 再加一条,a_k 有非 0 项的话就会停在 1。 07/02 21:07
4F:→ Vulpix : 不过不证这三个性质也能做完,我就不管他们了。 07/02 21:08