ผลลัพธ์
ในทางคณิตศาสตร์ผลลัพธ์ของพหุนาม สองตัว คือพหุนามแสดงสัมประสิทธิ์ ของพหุนามทั้ง สองตัวซึ่งมีค่าเท่ากับศูนย์ก็ต่อเมื่อพหุนามทั้งสองมีราก ร่วมกัน (อาจอยู่ในส่วนขยายของฟิลด์ ) หรือเทียบเท่ากับมีตัวประกอบ ร่วมกัน (อาจอยู่ในส่วนขยายของฟิลด์เช่นกัน) ในตำราเก่าบางเล่ม ผลลัพธ์ยังเรียกว่าตัวกำจัด[ 1 ]
ผลลัพธ์ (resultant) ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในทฤษฎีจำนวนไม่ว่าจะโดยตรงหรือผ่านทางดิสคริมิแนนต์ (discriminant)ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วคือผลลัพธ์ของพหุนามและอนุพันธ์ ของมัน ผลลัพธ์ของพหุนามสองตัวที่มีสัมประสิทธิ์เป็นจำนวนตรรกยะหรือพหุนามสามารถคำนวณได้อย่างมีประสิทธิภาพบนคอมพิวเตอร์ มันเป็นเครื่องมือพื้นฐานของพีชคณิตคอมพิวเตอร์และเป็นฟังก์ชันในตัวของระบบพีชคณิตคอมพิวเตอร์ ส่วนใหญ่ มันถูกใช้เพื่อวัตถุประสงค์ต่างๆ เช่น การแยกส่วนเชิงพีชคณิตทรง กระบอก การอินทิเกรตฟังก์ชันตรรกยะและการวาดเส้นโค้งที่กำหนดโดยสมการพหุนามสองตัวแปร
ผลลัพธ์ของพหุนามเอกพันธุ์n ตัว ใน ตัวแปร nตัว (เรียกอีกอย่างว่าผลลัพธ์หลายตัวแปรหรือผลลัพธ์ของ Macaulayเพื่อแยกความแตกต่างจากผลลัพธ์ปกติ) เป็นการวางนัยทั่วไปของผลลัพธ์ปกติ ที่ Macaulay นำเสนอ [ 2 ]ร่วมกับฐาน Gröbner เป็น หนึ่งในเครื่องมือหลักของทฤษฎีการกำจัด
สัญกรณ์
ผลลัพธ์ของพหุนามเอกตัวแปรสองตัวAและBมักจะใช้สัญลักษณ์ แทนด้วยหรือ
ในการประยุกต์ใช้ผลลัพธ์หลายๆ ครั้ง พหุนามจะขึ้นอยู่กับตัวแปรหลายตัว และอาจถือได้ว่าเป็นพหุนามตัวแปรเดียวในตัวแปรตัวใดตัวหนึ่ง โดยมีพหุนามในตัวแปรอื่นๆ เป็นสัมประสิทธิ์ ในกรณีนี้ ตัวแปรที่ถูกเลือกใช้ในการกำหนดและคำนวณผลลัพธ์จะถูกระบุด้วยตัวห้อย:หรือ
ดีกรีของพหุนามถูกนำมาใช้ในการกำหนดนิยามของผลลัพธ์ อย่างไรก็ตาม พหุนามดีกรีd อาจถือได้ว่าเป็นพหุนามดีกรีสูงกว่าได้เช่นกัน โดยที่สัมประสิทธิ์นำหน้าเป็นศูนย์ หากใช้ดีกรีสูงกว่าดัง กล่าวสำหรับผลลัพธ์ มักจะระบุเป็นตัวห้อยหรือตัวยก เช่นหรือ
คำนิยาม
ผลลัพธ์ของพหุนามเอกตัวแปรสองตัวบนฟิลด์หรือบนวงแหวนสลับที่มักถูกนิยามว่าเป็นดีเทอร์มิแนนต์ของเมทริกซ์ซิลเวสเตอร์ ของพหุนามทั้งสองนั้น กล่าวให้แม่นยำยิ่งขึ้น ให้ และ เป็นพหุนามที่ไม่เป็นศูนย์ที่มีดีกรีdและeตามลำดับ ให้เราใช้สัญลักษณ์ แทนปริภูมิเวกเตอร์ (หรือโมดูลอิสระถ้าสัมประสิทธิ์เป็นของวงแหวนสลับที่) มิติiซึ่งมีองค์ประกอบเป็นพหุนามที่มีดีกรีน้อยกว่าi อย่างเคร่งครัด แผนที่ :{\mathcal {P}__{e}\times {\mathcal {P}__{d}\rightarrow {\mathcal {P}__{d+e}} โดยที่ เป็นแผนที่เชิงเส้นระหว่างปริภูมิสองปริภูมิที่มีมิติเท่ากัน พิจารณาฐานเอกนามที่ลดลงของปริภูมิเวกเตอร์พหุนามเหล่านี้:แผนที่เชิงเส้นแสดงด้วยเมทริกซ์จัตุรัสขนาดd + eที่เรียกว่าเมทริกซ์ซิลเวสเตอร์ของAและB (แม้ว่า บทความเกี่ยว กับเมทริกซ์ซิลเวสเตอร์จะนิยามว่าเป็นเมทริกซ์สลับตำแหน่งของเมทริกซ์ด้านล่างก็ตาม) ผลลัพธ์คือดีเทอร์มิแนนต์ของเมทริกซ์ของการแมป(กระทำทางด้านซ้ายของเวกเตอร์คอลัมน์):เมทริกซ์นี้มีคอลัมน์ a i จำนวนe และคอลัมน์b j จำนวนd เช่นถ้ากำหนดให้d = 3และe = 2จะได้: ถ้าสัมประสิทธิ์ของพหุนามอยู่ในโดเมนจำนวนเต็มแล้ว ที่ไหนและโดยที่ และ คือรากที่ระบุพร้อมจำนวนครั้งที่ปรากฏของAและBในฟิลด์ปิดเชิงพีชคณิต ใดๆ ที่บรรจุโดเมนจำนวนเต็ม นี่เป็นผลลัพธ์โดยตรงจากคุณสมบัติเฉพาะของผลลัพธ์ที่ปรากฏด้านล่าง ในกรณีทั่วไปของ สัมประสิทธิ์ จำนวนเต็ม ฟิลด์ปิด เชิงพีชคณิตมักถูกเลือกเป็นฟิลด์ของจำนวนเชิงซ้อน
คุณสมบัติ
ในส่วนนี้และส่วนย่อยต่างๆAและBเป็นพหุนามสองตัวใน ตัวแปร xที่มีดีกรีdและe ตามลำดับ และผลลัพธ์ของพหุนามทั้งสองนี้จะใช้สัญลักษณ์ แทน
คุณสมบัติเฉพาะ
คุณสมบัติต่อไปนี้ใช้ได้กับผลลัพธ์ของพหุนามสองตัวที่มีสัมประสิทธิ์อยู่ในวงแหวนสลับที่Rถ้าRเป็นฟิลด์หรือโดยทั่วไปเป็นโดเมนเชิงอินทิกรัล ผลลัพธ์จะเป็นฟังก์ชันเฉพาะของสัมประสิทธิ์ของพหุนามสองตัวที่สอดคล้องกับคุณสมบัติเหล่านี้
- ถ้าRเป็นวงแหวนย่อยของวงแหวนS อีกวงหนึ่ง แล้วนั่นคือAและBมีผลลัพธ์เดียวกันเมื่อพิจารณาเป็นพหุนามเหนือRหรือS
- ถ้าd = 0 (นั่นคือ ถ้าถ้า (เป็นค่าคงที่ที่ไม่ใช่ศูนย์) แล้วในทำนองเดียวกัน ถ้าe = 0แล้ว
ศูนย์
- ผลลัพธ์ของพหุนามสองตัวที่มีสัมประสิทธิ์อยู่ในโดเมนอินทิกรัลDจะเป็นศูนย์ก็ต่อเมื่อพหุนามทั้งสองมีตัวหารร่วมที่ มี ดีกรีเป็นบวกเหนือฟิลด์เศษส่วนของD [ a ]
- ผลลัพธ์ของพหุนามสองตัวที่มีสัมประสิทธิ์อยู่ในโดเมนเชิงอินทิกรัลจะเป็นศูนย์ก็ต่อเมื่อพหุนามทั้งสองนั้นมีรากร่วมกันในฟิลด์ปิดเชิงพีชคณิตซึ่งประกอบด้วยสัมประสิทธิ์เหล่านั้น
- มีพหุนามPที่มีดีกรีน้อยกว่าeและพหุนามQที่มีดีกรีน้อยกว่าdอยู่จริง โดยที่นี่เป็นการขยายความทั่วไปของเอกลักษณ์ของเบซูต์ไปสู่พหุนามบนวงแหวนสลับที่ใดๆ กล่าวอีกนัยหนึ่ง ผลลัพธ์ของพหุนามสองตัวเป็นของไอเดียลที่สร้างขึ้นโดยพหุนามเหล่านั้น
ความไม่เปลี่ยนแปลงโดยโฮโมมอร์ฟิซึมของวงแหวน
ให้AและBเป็นพหุนามสองตัวที่มีดีกรีdและe ตามลำดับ โดยมีสัมประสิทธิ์อยู่ในวงแหวนสลับที่Rและโฮ โมมอร์ฟิซึม ของวงแหวน จาก Rไปยังวงแหวนสลับที่S อีกวงหนึ่ง การประยุกต์ใช้ขยายไปยังสัมประสิทธิ์ของพหุนามไปยังโฮโมมอร์ฟิซึมของวงแหวนพหุนามซึ่งแสดงด้วยสัญลักษณ์อีกอย่างหนึ่งว่าจากสัญลักษณ์นี้ เราจะได้ว่า:
- ถ้ารักษาระดับของ AและB ไว้ (นั่นคือ ถ้าและ), แล้ว
- ถ้าและแล้ว
- ถ้าและ และสัมประสิทธิ์นำหน้าของAคือแล้ว
- ถ้าและ และสัมประสิทธิ์นำหน้าของBคือแล้ว
คุณสมบัติเหล่านี้สามารถอนุมานได้ง่ายจากนิยามของผลลัพธ์ในฐานะดีเทอร์มิแนนต์ โดยส่วนใหญ่จะใช้ในสองสถานการณ์ สำหรับการคำนวณผลลัพธ์ของพหุนามที่มีสัมประสิทธิ์เป็นจำนวนเต็ม โดยทั่วไปแล้วจะเร็วกว่าหากคำนวณโดยใช้โมดูลัสของ จำนวนเฉพาะหลายตัว แล้วจึงใช้ ทฤษฎีบทเศษเหลือของจีนเพื่อดึงผลลัพธ์ที่ต้องการเมื่อRเป็นวงแหวนพหุนามในตัวแปรอื่นๆ และSเป็นวงแหวนที่ได้จากการกำหนดค่าเฉพาะให้กับตัวแปรบางส่วนหรือทั้งหมดของRคุณสมบัติเหล่านี้อาจกล่าวใหม่ได้ราวกับว่าดีกรีถูกรักษาไว้โดยการกำหนดค่าเฉพาะ ผลลัพธ์ของการกำหนดค่าเฉพาะของพหุนามสองตัวก็คือการกำหนดค่าเฉพาะของผลลัพธ์คุณสมบัตินี้มีความสำคัญอย่างยิ่ง เช่น สำหรับการแยกส่วนเชิงพีชคณิตทรงกระบอก
ความไม่เปลี่ยนแปลงภายใต้การเปลี่ยนแปลงตัวแปร
- ถ้าและถ้า เป็นพหุนามผกผันของAและBตามลำดับ แล้ว
นั่นหมายความว่าคุณสมบัติของผลลัพธ์ที่เป็นศูนย์นั้นไม่เปลี่ยนแปลงภายใต้การเปลี่ยนแปลงตัวแปรเชิงเส้นและเชิงโปรเจคทีฟ
ความไม่เปลี่ยนแปลงภายใต้การเปลี่ยนแปลงของพหุนาม
- ถ้าaและbเป็นค่าคงที่ที่ไม่เป็นศูนย์ (กล่าวคือ ไม่ขึ้นอยู่กับตัวแปรx ) และAและBเป็นไปตามที่กล่าวมาข้างต้นแล้ว
- ถ้าAและBเป็นไปตามที่กล่าวมาข้างต้น และCเป็นพหุนามอีกตัวหนึ่งซึ่งดีกรีของA – CBคือδแล้ว
เฉพาะเมื่อและมีระดับเดียวกันกับไม่สามารถอนุมานได้จากดีกรีของพหุนามที่กำหนด หาก Bเป็นพหุนามเอกลักษณ์หรือดีกรีของC < ดีกรีของA – ดีกรีของBแล้วถ้าf = deg C > deg A – deg B = d – eแล้ว
คุณสมบัติเหล่านี้บ่งชี้ว่า ในอัลกอริทึมยุคลิดสำหรับพหุนามและรูปแบบต่างๆ ทั้งหมด ( ลำดับเศษเหลือเทียม ) ผลลัพธ์ของเศษเหลือ (หรือเศษเหลือเทียม) สองตัวที่ต่อเนื่องกัน จะแตกต่างจากผลลัพธ์ของพหุนามเริ่มต้นด้วยตัวประกอบที่คำนวณได้ง่าย ในทางกลับกัน สิ่งนี้ทำให้สามารถอนุมานผลลัพธ์ของพหุนามเริ่มต้นจากค่าของเศษเหลือหรือเศษเหลือเทียมตัวสุดท้ายได้ นี่คือแนวคิดเริ่มต้นของอัลกอริทึมลำดับเศษเหลือเทียมผลลัพธ์ย่อยซึ่งใช้สูตรข้างต้นในการหาพหุนามผลลัพธ์ย่อยเป็นเศษเหลือเทียม และผลลัพธ์เป็นเศษเหลือเทียมที่ไม่เป็นศูนย์ตัวสุดท้าย (โดยที่ผลลัพธ์ไม่เป็นศูนย์) อัลกอริทึมนี้ใช้ได้กับพหุนามบนจำนวนเต็ม หรือโดยทั่วไปแล้วบนโดเมนจำนวนเต็ม โดยไม่มีการหารใดๆ นอกจากการหารที่แน่นอน (นั่นคือ ไม่เกี่ยวข้องกับเศษส่วน) อัลกอริทึมนี้เกี่ยวข้องกับ...การดำเนินการทางคณิตศาสตร์ ในขณะที่การคำนวณดีเทอร์มิแนนต์ของเมทริกซ์ซิลเวสเตอร์ด้วยอัลกอริทึมมาตรฐานนั้นต้องการการดำเนินการทางคณิตศาสตร์
คุณสมบัติทั่วไป
ในส่วนนี้ เราจะพิจารณาพหุนามสองตัว และ โดยที่ สัมประสิทธิ์ d + e + 2เป็นตัวแปรที่ไม่กำหนดค่า ที่แตกต่างกัน ให้ ให้เป็นวงแหวนพหุนามเหนือจำนวนเต็มที่กำหนดโดยตัวแปรที่ไม่กำหนดเหล่านี้ ผลลัพธ์มักเรียกว่าผลลัพธ์ทั่วไปสำหรับดีกรีdและeโดยมีคุณสมบัติดังต่อไปนี้
- เป็นพหุนามที่ไม่สามารถแยกตัวประกอบได้โดยสิ้นเชิง
- ถ้าคืออุดมคติของสร้างโดยAและBจากนั้นเป็นอุดมคติหลักที่สร้างขึ้นโดย.
ความเป็นเนื้อเดียวกัน
ผลลัพธ์ทั่วไปสำหรับระดับdและeนั้นเป็นเอกพันธุ์ในหลายๆ ด้าน กล่าวโดยละเอียดคือ:
- เป็นเนื้อเดียวกันที่มีดีกรีeใน
- เป็นเนื้อเดียวกันที่มีดีกรีdใน
- เป็นเอกพันธุ์ดีกรีd + eในตัวแปรทั้งหมดและ
- ถ้าและหากกำหนดน้ำหนักi (นั่นคือ น้ำหนักของสัมประสิทธิ์แต่ละตัวคือดีกรีของพหุนามสมมาตรพื้นฐาน ) แล้วพหุนามนั้นจะเป็นพหุนามกึ่งเอกพันธุ์ที่มีน้ำหนักรวมde
- ถ้าPและQเป็นพหุนามเอกพันธุ์หลายตัวแปรที่มีดีกรีdและe ตามลำดับ แล้วผลลัพธ์ของพหุนามทั้งสองนี้ที่มีดีกรีdและeเทียบกับตัวแปรx ที่ไม่กำหนดค่าได้ จะถูกแทนด้วยใน§ สัญกรณ์เป็นเอกพันธุ์ของดีกรีdeในตัวแปรไม่แน่นอนอื่นๆ
คุณสมบัติการกำจัด
อนุญาตเป็นไอเดียลที่สร้างขึ้นโดยพหุนามสองตัวAและBในวงแหวนพหุนามที่ไหนเป็นวงแหวนพหุนามเหนือฟิลด์ ถ้าอย่างน้อยหนึ่งในAและBเป็นโมโนมิกในxแล้ว:
- อุดมคติและกำหนด เซตพีชคณิตเดียวกันนั่นคือทูเปิลของ สมาชิก nตัวในฟิลด์ปิดเชิงพีชคณิตจะเป็นศูนย์ร่วมของสมาชิกเหล่านั้นถ้าและเฉพาะเมื่อมันเป็นศูนย์ของ
- อุดมคติมี รากศัพท์เดียวกันกับอุดมคติหลักนั่นคือ องค์ประกอบของแต่ละองค์ประกอบมีพลังที่เป็นพหุคูณของ
- ปัจจัยที่ไม่สามารถลดทอนได้ทั้งหมดของแบ่งองค์ประกอบทุกอย่างของ
ข้อความแรกเป็นคุณสมบัติพื้นฐานของผลลัพธ์ ส่วนข้อความอื่นๆ เป็นผลลัพธ์โดยตรงจากข้อความที่สอง ซึ่งสามารถพิสูจน์ได้ดังต่อไปนี้
เนื่องจากอย่างน้อยหนึ่งในAและBเป็นโมโนนิค ดังนั้นทูเพิลจึงเป็นทูเพิลเป็นศูนย์ของก็ต่อเมื่อมีอยู่จริงเท่านั้นโดยที่เป็นศูนย์ร่วมของAและBศูนย์ร่วมดังกล่าวเป็นศูนย์ของทุกองค์ประกอบของ A ด้วยเช่นกันในทางกลับกัน ถ้าเป็นศูนย์ร่วมขององค์ประกอบต่างๆมันเป็นศูนย์ของผลลัพธ์ และมีอยู่จริงโดยที่เป็นค่าศูนย์ร่วมของAและBดังนั้นและมีค่าศูนย์เหมือนกันทุกประการ
การคำนวณ
ในทางทฤษฎี ผลลัพธ์สามารถคำนวณได้โดยใช้สูตรที่แสดงผลลัพธ์นั้นในรูปผลคูณของผลต่างของราก อย่างไรก็ตาม เนื่องจากโดยทั่วไปแล้วรากอาจคำนวณได้ไม่แม่นยำ วิธีการดังกล่าวจึงไม่มีประสิทธิภาพและไม่เสถียรในเชิงตัวเลขเนื่องจากผลลัพธ์เป็นฟังก์ชันสมมาตรของรากของแต่ละพหุนาม จึงสามารถคำนวณได้โดยใช้ทฤษฎีบทพื้นฐานของพหุนามสมมาตรแต่การทำเช่นนั้นจะไม่มีประสิทธิภาพอย่างมาก
เนื่องจากผลลัพธ์คือดีเทอร์มิแนนต์ของเมทริกซ์ซิลเวสเตอร์ (และของเมทริกซ์เบซูต์ ) จึงสามารถคำนวณได้โดยใช้อัลกอริธึมใดก็ได้สำหรับการคำนวณดีเทอร์มิแนนต์ ซึ่งจำเป็นต้องใช้...การดำเนินการทางคณิตศาสตร์ เนื่องจากมีอัลกอริทึมที่มีความซับซ้อนดีกว่า (ดูด้านล่าง) วิธีนี้จึงไม่ได้นำมาใช้ในทางปฏิบัติ
จากหัวข้อ§ ความไม่เปลี่ยนแปลงภายใต้การเปลี่ยนแปลงของพหุนาม จะเห็น ได้ว่าการคำนวณผลลัพธ์มีความสัมพันธ์อย่างมากกับอัลกอริทึมแบบยุคลิดสำหรับพหุนามซึ่งแสดงให้เห็นว่าการคำนวณผลลัพธ์ของพหุนามสองตัวที่มีดีกรีdและeสามารถทำได้ในการดำเนินการทางคณิตศาสตร์ในขอบเขตของสัมประสิทธิ์
อย่างไรก็ตาม เมื่อสัมประสิทธิ์เป็นจำนวนเต็ม จำนวนตรรกยะ หรือพหุนาม การดำเนินการทางคณิตศาสตร์เหล่านี้จะเกี่ยวข้องกับการคำนวณหา ห.ร.ม. ของสัมประสิทธิ์จำนวนมาก ซึ่งมีลำดับเดียวกันและทำให้ขั้นตอนวิธีไม่มีประสิทธิภาพ จึง มีการนำ ลำดับเศษเหลือเทียมของผลลัพธ์ย่อยมาใช้เพื่อแก้ปัญหานี้และหลีกเลี่ยงเศษส่วนและการคำนวณ ห.ร.ม. ของสัมประสิทธิ์ ขั้นตอนวิธีที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นได้มาจากการใช้คุณสมบัติที่ดีของผลลัพธ์ภายใต้โฮโมมอร์ฟิซึมของวงแหวนบนสัมประสิทธิ์ กล่าวคือ ในการคำนวณผลลัพธ์ของพหุนามสองตัวที่มีสัมประสิทธิ์เป็นจำนวนเต็ม เราจะคำนวณผลลัพธ์ของพหุนามเหล่านั้นโดยใช้โมดูลัสของจำนวนเฉพาะจำนวน มากพอ แล้วจึงสร้างผลลัพธ์ขึ้นใหม่โดยใช้ ทฤษฎีบทเศษเหลือ ของจีน
การใช้การคูณจำนวนเต็มและพหุนามอย่างรวดเร็วช่วยให้สามารถสร้างอัลกอริธึมสำหรับผลลัพธ์และตัวหารร่วมมากที่มีความซับซ้อนของเวลา ที่ดีกว่า ซึ่งอยู่ในระดับความซับซ้อนของการคูณ คูณด้วยลอการิทึมของขนาดของข้อมูลนำเข้า (โดยที่sคือขอบเขตบนของจำนวนหลักของพหุนามที่ป้อนเข้ามา)
การประยุกต์ใช้กับระบบพหุนาม
ผลลัพธ์ที่ได้ถูกนำมาใช้ในการแก้ระบบสมการพหุนามและเป็นหลักฐานที่เก่าแก่ที่สุดที่แสดงให้เห็นว่ามีอัลกอริทึมสำหรับการแก้ระบบสมการดังกล่าว โดยส่วนใหญ่แล้วจะใช้สำหรับการแก้ระบบสมการสองตัวแปร แต่ก็สามารถใช้แก้ระบบสมการทั่วไปได้เช่นกัน
กรณีสมการสองตัวแปรสองตัว
พิจารณาระบบสมการพหุนามสองสมการ โดยที่PและQเป็นพหุนามที่มีดีกรีรวมdและeตามลำดับ แล้วเป็นพหุนามในxซึ่งโดยทั่วไปมีดีกรีde (ตามคุณสมบัติของ§ ความเป็นเอกพันธุ์ ) ค่าหนึ่งของxเป็นรากของRก็ต่อเมื่อมีอยู่จริงในฟิลด์ปิดเชิงพีชคณิตที่มีสัมประสิทธิ์อยู่ด้วย โดยที่, หรือและ(ในกรณีนี้ กล่าวได้ว่าPและQมีรากร่วมกันที่อนันต์))
ดังนั้น คำตอบของระบบสมการจึงได้มาจากการคำนวณรากของRและสำหรับแต่ละรากการคำนวณรากร่วมของและ
ทฤษฎีบทของเบซูต์เป็นผลมาจากค่าของผลคูณของดีกรีของPและQอันที่จริง หลังจากการเปลี่ยนตัวแปรเชิงเส้น เราอาจสมมติได้ว่า สำหรับแต่ละรากxของผลลัพธ์ จะมีค่าy เพียงค่าเดียวเท่านั้น ที่ทำให้( x , y )เป็นศูนย์ร่วมของPและQสิ่งนี้แสดงให้เห็นว่าจำนวนศูนย์ร่วมมีค่าอย่างมากที่สุดเท่ากับดีกรีของผลลัพธ์ นั่นคืออย่างมากที่สุดเท่ากับผลคูณของดีกรีของPและQด้วยวิธีการทางเทคนิคบางอย่าง การพิสูจน์นี้อาจขยายออกไปเพื่อแสดงว่า เมื่อนับความซ้ำซ้อนและศูนย์ที่อนันต์ จำนวนศูนย์จะมีค่าเท่ากับผลคูณของดีกรีพอดี
กรณีทั่วไป
มองเผินๆ แล้วดูเหมือนว่าผลลัพธ์อาจนำไปใช้กับระบบสมการพหุนาม ทั่วไปได้ โดยการคำนวณผลลัพธ์ของแต่ละคู่ในส่วนที่เกี่ยวกับเพื่อกำจัดตัวแปรที่ไม่ทราบค่าตัวหนึ่ง และทำซ้ำกระบวนการจนกว่าจะได้พหุนามตัวแปรเดียว น่าเสียดายที่วิธีนี้ทำให้เกิดคำตอบปลอมจำนวนมาก ซึ่งยากต่อการกำจัด
วิธีการหนึ่งซึ่งริเริ่มขึ้นในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 มีหลักการทำงานดังนี้: เพิ่มตัวแปรไม่แน่นอนใหม่k − 1 ตัวและคำนวณ นี่คือพหุนามในซึ่งสัมประสิทธิ์เป็นพหุนามในซึ่งมีคุณสมบัติที่ว่าจะเป็นศูนย์ร่วมของสัมประสิทธิ์พหุนามเหล่านี้ก็ต่อเมื่อพหุนามเอกตัวแปรมีรากร่วมกัน ซึ่งอาจอยู่ที่อนันต์กระบวนการนี้สามารถทำซ้ำได้จนกว่าจะพบพหุนามตัวแปรเดียว
เพื่อให้ได้อัลกอริทึมที่ถูกต้อง จำเป็นต้องเพิ่มส่วนเสริมสองอย่างเข้าไปในวิธีการ ประการแรก ในแต่ละขั้นตอน อาจจำเป็นต้องมีการเปลี่ยนตัวแปรเชิงเส้น เพื่อให้ดีกรีของพหุนามในตัวแปรสุดท้ายเท่ากับดีกรีรวมของพหุนามเหล่านั้น ประการที่สอง หากในขั้นตอนใดๆ ผลลัพธ์เป็นศูนย์ นั่นหมายความว่าพหุนามเหล่านั้นมีตัวประกอบร่วม และคำตอบจะแยกออกเป็นสองส่วน คือ ส่วนหนึ่งที่ตัวประกอบร่วมเป็นศูนย์ และอีกส่วนหนึ่งที่ได้จากการดึงตัวประกอบร่วมนี้ออกมาก่อนดำเนินการต่อไป
อัลกอริทึมนี้ซับซ้อนมากและใช้เวลาในการประมวลผล สูงมาก ดังนั้น ความสนใจในอัลกอริทึมนี้จึงส่วนใหญ่เป็นเรื่องทางประวัติศาสตร์
แอปพลิเคชันอื่นๆ
ทฤษฎีจำนวน
ตัวแยกแยะของพหุนาม ซึ่งเป็นเครื่องมือพื้นฐานในทฤษฎีจำนวนคือ, ที่ไหนคือสัมประสิทธิ์นำหน้าของและระดับของมัน
ถ้าและเป็นจำนวนพีชคณิตที่, แล้วเป็นรากของผลลัพธ์และเป็นรากของ, ที่ไหนคือระดับของเมื่อรวมกับข้อเท็จจริงที่ว่าเป็นรากของสิ่งนี้แสดงให้เห็นว่าเซตของจำนวนพีชคณิตเป็นฟิลด์
อนุญาตเป็นส่วนขยายฟิลด์พีชคณิตที่สร้างขึ้นโดยองค์ประกอบซึ่งมีในฐานะพหุนามขั้นต่ำทุกองค์ประกอบของอาจเขียนได้ดังนี้ที่ไหนเป็นพหุนาม ดังนั้นเป็นรากของและผลลัพธ์นี้คือกำลังของพหุนามขั้นต่ำของ
เรขาคณิตเชิงพีชคณิต
เมื่อกำหนด เส้นโค้งพีชคณิต ระนาบ สอง เส้น ซึ่งนิยามว่าเป็นรากของพหุนามP ( x , y )และQ ( x , y )แล้ว ผลลัพธ์ที่ได้จะช่วยให้สามารถคำนวณจุดตัดของเส้นโค้งทั้งสองได้ กล่าวคือ รากของเส้นโค้งทั้งสองคือ พิกัด xของจุดตัดและของเส้นกำกับแนวตั้งร่วม และรากของคือ พิกัด yของจุดตัดและของเส้นกำกับแนวนอนร่วมกัน
เส้นโค้งระนาบเชิงตรรกะสามารถกำหนดได้ด้วยสมการพาราเมตริก โดยที่P , QและRเป็นพหุนามสมการโดยปริยายของเส้นโค้งกำหนดโดย ระดับ ของ เส้นโค้งนี้คือระดับสูงสุดของP , QและRซึ่งเท่ากับระดับรวมของผลลัพธ์
การบูรณาการเชิงสัญลักษณ์
ในการอินทิเกรตเชิงสัญลักษณ์สำหรับการคำนวณอนุพันธ์ผกผันของเศษส่วนตรรกยะจะใช้การแยกส่วนเศษส่วนย่อยเพื่อแยกอินทิกรัลออกเป็น "ส่วนตรรกยะ" ซึ่งเป็นผลรวมของเศษส่วนตรรกยะที่มีอนุพันธ์ผกผันเป็นเศษส่วนตรรกยะ และ "ส่วนลอการิทึม" ซึ่งเป็นผลรวมของเศษส่วนตรรกยะในรูปแบบ โดยที่Qเป็นพหุนามที่ไม่มีตัวประกอบกำลังสองและPเป็นพหุนามที่มีดีกรีต่ำกว่าQอนุพันธ์ผกผันของฟังก์ชันดังกล่าวจำเป็นต้องใช้ลอการิทึมและโดยทั่วไปแล้วจะใช้จำนวนพีชคณิต (รากของQ ) อันที่จริง อนุพันธ์ผกผันคือ โดยผลรวมจะครอบคลุมรากเชิงซ้อนทั้งหมดของQ
โดยทั่วไปแล้ว จำนวนจำนวนพีชคณิตที่เกี่ยวข้องในนิพจน์นี้จะเท่ากับดีกรีของQแต่บ่อยครั้งที่สามารถคำนวณนิพจน์ที่มีจำนวนพีชคณิตน้อยกว่าได้ วิธีการของ Lazard –Rioboo– Tragerสร้างนิพจน์ที่มีจำนวนจำนวนพีชคณิตน้อยที่สุด โดยไม่ต้องคำนวณด้วยจำนวนพีชคณิตใดๆ
อนุญาต เป็นการแยกตัวประกอบแบบไร้ตัวประกอบกำลังสองของผลลัพธ์ที่ปรากฏทางด้านขวา เทรเกอร์พิสูจน์แล้วว่าอนุพันธ์ผกผันคือ โดยที่ผลรวมภายในจะวนไปตามรากของ(ถ้าผลรวมเป็นศูนย์ เนื่องจากเป็นผลรวมว่างเปล่า ) และเป็นพหุนามดีกรีiในxผลงานของลาซาร์ด-ริโอบูคือการพิสูจน์ว่าคือผลลัพธ์ย่อยของดีกรีiของและดังนั้นจึงได้มาโดยไม่ต้องเสียค่าใช้จ่ายใดๆ หากคำนวณผลลัพธ์โดยใช้ลำดับเศษเหลือเทียมของผลลัพธ์ย่อย
พีชคณิตคอมพิวเตอร์
แอปพลิเคชันก่อนหน้านี้ทั้งหมด และแอปพลิเคชันอื่นๆ อีกมากมาย แสดงให้เห็นว่าผลลัพธ์เป็นเครื่องมือพื้นฐานในพีชคณิตคอมพิวเตอร์อันที่จริงระบบพีชคณิตคอมพิวเตอร์ ส่วนใหญ่ มีการนำการคำนวณผลลัพธ์มาใช้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ
ผลลัพธ์ที่เป็นเนื้อเดียวกัน
ผลลัพธ์ยังถูกกำหนดไว้สำหรับพหุนามเอกพันธุ์ สองตัว ในตัวแปรสองตัวด้วย กำหนดให้พหุนามเอกพันธุ์สองตัวP ( x , y )และQ ( x , y )ที่มีดีกรีรวมpและqตามลำดับ ผลลัพธ์เอกพันธุ์ของพหุนามทั้งสองนี้คือดีเทอร์มิแนนต์ของเมทริกซ์บนฐานเอกนามของแผนที่เชิงเส้น โดยที่Aครอบคลุมพหุนามเอกพันธุ์ทวิภาคดีกรีq − 1และBครอบคลุมพหุนามเอกพันธุ์ดีกรีp − 1กล่าวอีกนัยหนึ่ง ผลลัพธ์เอกพันธุ์ของPและQคือผลลัพธ์ของ P ( x , 1)และQ ( x , 1)เมื่อพิจารณาว่าเป็นพหุนามดีกรีpและq (ดีกรีในxอาจต่ำกว่าดีกรีรวม) (การใช้ตัวพิมพ์ใหญ่สำหรับ "Res" ในที่นี้ใช้เพื่อแยกความแตกต่างระหว่างผลลัพธ์ทั้งสอง แม้ว่าจะไม่มีกฎมาตรฐานสำหรับการใช้ตัวพิมพ์ใหญ่ของคำย่อก็ตาม)
ผลลัพธ์เอกพันธุ์มีคุณสมบัติพื้นฐานเหมือนกับผลลัพธ์ปกติ โดยมีข้อแตกต่างที่สำคัญสองประการคือ แทนที่จะพิจารณารากพหุนาม เราจะพิจารณาศูนย์ในเส้นเชิงโปรเจ กทีฟ และดีกรีของพหุนามอาจไม่เปลี่ยนแปลงภายใต้โฮโมมอร์ฟิซึมของริงนั่นคือ:
- ผลลัพธ์ของพหุนามเอกพันธุ์สองตัวบนโดเมนอินทิกรัลจะเป็นศูนย์ก็ต่อเมื่อพหุนามทั้งสองนั้นมีศูนย์ร่วมที่ไม่เป็นศูนย์บนฟิลด์ปิดเชิงพีชคณิตซึ่งประกอบด้วยสัมประสิทธิ์ของพหุนามทั้งสองนั้น
- ถ้าPและQเป็นพหุนามเอกพันธุ์สองตัวแปรสองตัวที่มีสัมประสิทธิ์อยู่ในวงแหวนสลับที่Rและโฮ โมมอร์ฟิซึม ของวงแหวน จาก Rไปยังวงแหวนสลับที่S อีกวงหนึ่ง จากนั้นขยายสำหรับพหุนามเหนือRนั้น พหุนามหนึ่งมี
- คุณสมบัติของผลลัพธ์เอกพันธุ์ที่เป็นศูนย์นั้นไม่เปลี่ยนแปลงภายใต้การเปลี่ยนตัวแปรเชิงโปรเจคทีฟใดๆ
คุณสมบัติใดๆ ของผลลัพธ์ปกติสามารถขยายไปยังผลลัพธ์เอกพันธุ์ได้ในทำนองเดียวกัน และคุณสมบัติที่ได้นั้นจะคล้ายคลึงกันมากหรือเรียบง่ายกว่าคุณสมบัติที่สอดคล้องกันของผลลัพธ์ปกติ
ผลลัพธ์ของแมคออลีย์
ผลลัพธ์ของ Macaulayซึ่งตั้งชื่อตามFrancis Sowerby Macaulayหรือเรียกอีกอย่างว่าผลลัพธ์หลายตัวแปรหรือผลลัพธ์พหุนามหลายตัว[ 3 ] เป็นการวางนัยทั่วไปของผลลัพธ์เอกพันธุ์ไปยังพหุนามเอกพันธุ์n ตัว ในตัวแปรn ตัว ผลลัพธ์ของ Macaulay เป็นพหุนามในสัมประสิทธิ์ของ พหุนามเอกพันธุ์ n ตัวนี้ ซึ่งจะ เป็นศูนย์ก็ต่อเมื่อพหุนามมีคำตอบร่วมกันที่ไม่เป็นศูนย์ในฟิลด์ปิดเชิงพีชคณิตที่มีสัมประสิทธิ์ หรือเทียบเท่ากับ พื้นผิวไฮเปอร์ nที่กำหนดโดยพหุนามมีศูนย์ร่วมกันในปริภูมิเชิงฉายn –1 มิติ ผลลัพธ์หลายตัวแปรเป็น หนึ่งในเครื่องมือหลักของทฤษฎีการกำจัดที่ มีประสิทธิภาพ (ทฤษฎีการกำจัดบนคอมพิวเตอร์) ร่วมกับ ฐาน Gröbner
เช่นเดียวกับผลลัพธ์เอกพันธุ์ ฟังก์ชันของแมคออลีย์สามารถนิยามได้ด้วยดีเทอร์มิแนนต์และด้วยเหตุนี้จึงทำงานได้ดีภายใต้โฮโมมอร์ฟิซึมของริงอย่างไรก็ตาม ไม่สามารถนิยามได้ด้วยดีเทอร์มิแนนต์เพียงตัวเดียว ดังนั้นจึงง่ายกว่าที่จะนิยามมันบนพหุนามทั่วไปก่อน
ผลลัพธ์ของพหุนามเอกพันธุ์ทั่วไป
พหุนามเอกพันธุ์ดีกรีdใน ตัวแปร nตัว อาจมีได้มากถึง สัมประสิทธิ์; กล่าวได้ว่าเป็นแบบทั่วไปหากสัมประสิทธิ์เหล่านี้เป็นตัวแปรที่ไม่แน่นอนที่แตกต่างกัน
อนุญาตเป็น พหุนามเอกพันธุ์ทั่วไป nตัวใน ตัวแปร n ตัว ซึ่งแต่ละตัวมี ดีกรีต่างกันโดยรวมแล้ว พวกเขามีส่วนเกี่ยวข้อง สัมประสิทธิ์ที่ไม่กำหนดค่า ให้Cเป็นวงแหวนพหุนามเหนือจำนวนเต็ม ในสัมประสิทธิ์ที่ไม่กำหนดค่าเหล่านี้ทั้งหมด พหุนามจึงเป็นของและผลลัพธ์ (ซึ่งยังไม่ได้กำหนด) นั้นเป็นของC
ระดับแมคออลีย์คือจำนวนเต็มซึ่งเป็นพื้นฐานในทฤษฎีของแมคออลีย์ ในการกำหนดผลลัพธ์นั้น จะพิจารณาเมทริกซ์แมคออลีย์ซึ่งเป็นเมทริกซ์บนฐานเอกนามของแผนที่เชิงเส้น C ซึ่งแต่ละวิ่งผ่านพหุนามเอกพันธุ์ดีกรีและโคโดเมนคือC- โมดูลของพหุ นามเอกพันธุ์ดีกรีD
ถ้าn = 2เมทริกซ์ Macaulay คือเมทริกซ์ Sylvester และเป็นเมทริกซ์จัตุรัสแต่สิ่งนี้จะไม่เป็นจริงอีกต่อไปสำหรับn > 2ดังนั้น แทนที่จะพิจารณาดีเทอร์มิแนนต์ เราจะพิจารณาไมเนอร์ สูงสุดทั้งหมด นั่นคือดีเทอร์มิแนนต์ของเมทริกซ์ย่อยจัตุรัสที่มีจำนวนแถวเท่ากับเมทริกซ์ Macaulay Macaulay พิสูจน์แล้วว่าC -ideal ที่สร้างขึ้นโดยไมเนอร์หลักเหล่านี้เป็นไอเดียลหลักซึ่งสร้างขึ้นโดยตัวหารร่วมมากของไมเนอร์เหล่านี้ เนื่องจากเรากำลังทำงานกับพหุนามที่มีสัมประสิทธิ์เป็นจำนวนเต็ม ตัวหารร่วมมากนี้จึงถูกกำหนดขึ้นโดยไม่รวมเครื่องหมายผลลัพธ์ Macaulay ทั่วไปคือตัวหารร่วมมากซึ่งกลายเป็น1เมื่อสำหรับแต่ละiแทนที่สัมประสิทธิ์ทั้งหมดของด้วยศูนย์ยกเว้นสัมประสิทธิ์ของซึ่งใช้แทนกันได้
คุณสมบัติของผลลัพธ์แมคออลีย์ทั่วไป
- ผลลัพธ์ทั่วไปของ Macaulay คือพหุนามที่ไม่สามารถแยกตัวประกอบได้
- มันมีความสม่ำเสมอในระดับในสัมประสิทธิ์ของที่ไหนกำลังมุ่งหน้าไปยัง เบซู ต์
- ผลิตภัณฑ์ที่มีผลลัพธ์ของเอกนามทุกตัวที่มีดีกรีDในเป็นส่วนหนึ่งของอุดมคติของสร้างโดย
ผลลัพธ์ของพหุนามเหนือฟิลด์
ต่อจากนี้ไป เราจะถือว่าพหุนามเอกพันธุ์ของปริญญามีสัมประสิทธิ์อยู่ในฟิลด์kนั่นคือ พวกมันเป็นของฟิลด์นั้นผลลัพธ์ของพวกมันถูกกำหนดให้เป็นองค์ประกอบของkที่ได้จากการแทนที่สัมประสิทธิ์ที่ไม่กำหนดในผลลัพธ์ทั่วไปด้วยสัมประสิทธิ์จริงของ
คุณสมบัติหลักของผลลัพธ์คือจะเป็นศูนย์ก็ต่อเมื่อมีศูนย์ร่วมที่ไม่เป็นศูนย์ในส่วนขยายที่ปิดทางพีชคณิตของk
ส่วน "เฉพาะเมื่อ" ในทฤษฎีบทนี้เป็นผลมาจากคุณสมบัติสุดท้ายของย่อหน้าก่อนหน้า และเป็นรูปแบบที่มีประสิทธิภาพของทฤษฎีบท Nullstellensatzแบบโปรเจคทีฟ: ถ้าผลลัพธ์ไม่เป็นศูนย์ แล้ว ที่ไหนคือปริญญาแมคคอลีย์ และเป็นอุดมคติเอกพันธุ์สูงสุด ซึ่งหมายความว่าไม่มีศูนย์ร่วมอื่นใดนอกจากศูนย์ร่วมเฉพาะตัว(0, ..., 0)ของ
ความสามารถในการคำนวณ
เนื่องจากการคำนวณผลลัพธ์สามารถลดทอนลงเหลือเพียงการคำนวณดีเทอร์มิแนนต์และตัวหารร่วมมากของพหุนามจึงมีอัลกอริธึมสำหรับการคำนวณผลลัพธ์ภายในจำนวนขั้นตอนที่จำกัด
อย่างไรก็ตาม ผลลัพธ์ทั่วไปเป็นพหุนามที่มีดีกรีสูงมาก (เลขชี้กำลังของn ) ซึ่งขึ้นอยู่กับตัวแปรจำนวนมหาศาล ดังนั้น ในทางปฏิบัติแล้ว การคำนวณผลลัพธ์ทั่วไปนั้นเป็นไปไม่ได้ แม้แต่กับคอมพิวเตอร์ที่ทันสมัย ยกเว้นในกรณีที่n มีค่าน้อยมาก และดีกรีของพหุนามอินพุตมีค่าน้อยมาก ยิ่งไปกว่านั้น จำนวนเอกนาม ของผลลัพธ์ทั่วไปมีมากจนหากสามารถคำนวณได้ ผลลัพธ์นั้นก็ไม่สามารถจัดเก็บไว้ในหน่วยความจำที่มีอยู่ได้ แม้แต่ในกรณีที่ค่า nและดีกรีของพหุนามอินพุตมีค่าค่อนข้างน้อยก็ตาม
ดังนั้น การคำนวณผลลัพธ์จึงสมเหตุสมผลเฉพาะกับพหุนามที่มีสัมประสิทธิ์อยู่ในฟิลด์ หรือเป็นพหุนามที่มีตัวแปรไม่มากนักในฟิลด์นั้น
ในกรณีของพหุนามอินพุตที่มีสัมประสิทธิ์อยู่ในฟิลด์ ค่าที่แน่นอนของผลลัพธ์นั้นแทบจะไม่สำคัญ สิ่งสำคัญคือการที่ผลลัพธ์นั้นเท่ากับ (หรือไม่) ศูนย์ เนื่องจากผลลัพธ์จะเป็นศูนย์ก็ต่อเมื่ออันดับของเมทริกซ์ Macaulay ต่ำกว่าจำนวนแถวของเมทริกซ์นั้น การที่ผลลัพธ์นั้นเท่ากับศูนย์สามารถตรวจสอบได้โดยการใช้การกำจัดแบบเกาส์กับเมทริกซ์ Macaulay ซึ่งทำให้มีความซับซ้อนในการคำนวณโดยที่dคือดีกรีสูงสุดของพหุนามอินพุต
อีกกรณีหนึ่งที่การคำนวณผลลัพธ์อาจให้ข้อมูลที่เป็นประโยชน์คือ เมื่อสัมประสิทธิ์ของพหุนามอินพุตเป็นพหุนามในตัวแปรไม่แน่นอนจำนวนน้อย ซึ่งมักเรียกว่าพารามิเตอร์ ในกรณีนี้ ผลลัพธ์ หากไม่เป็นศูนย์ จะกำหนดพื้นผิวในปริภูมิพารามิเตอร์จุดหนึ่งจะอยู่บนพื้นผิวนี้ก็ต่อเมื่อมีค่าของ อยู่ซึ่งเมื่อรวมกับพิกัดของจุดแล้ว จะเป็นศูนย์ของพหุนามอินพุต กล่าวอีกนัยหนึ่ง ผลลัพธ์ที่ได้คือผลลัพธ์ของการ " กำจัด " ของจากพหุนามอินพุต
ผลลัพธ์U
ผลลัพธ์ของแมคออลีย์ (Macaulay's resultant) เป็นวิธีการที่แมคออลีย์เรียกว่า " ผลลัพธ์ ยู " (U-resultant) สำหรับแก้ระบบสมการพหุนาม
กำหนดให้พหุนามเอกพันธุ์จำนวนn − 1 ตัวของปริญญาใน ตัวแปรไม่แน่นอนn ตัวบนฟิลด์kผลลัพธ์Uของพวกมันคือผลลัพธ์ของ พหุนาม nตัวที่ไหน เป็น รูปแบบเชิงเส้น ทั่วไปที่มีสัมประสิทธิ์เป็นตัวแปรที่ไม่กำหนดใหม่สัญกรณ์หรือสำหรับสัมประสิทธิ์ทั่วไปเหล่านี้ ถือเป็นแบบดั้งเดิม และเป็นที่มาของคำว่าU -resultant
ผลลัพธ์Uคือพหุนามเอกพันธุ์ในจะเป็นศูนย์ก็ต่อเมื่อศูนย์ร่วมของสร้างเซตพีชคณิตเชิงโปร เจกที ฟที่มีมิติ เป็นบวก (นั่นคือ มีศูนย์เชิงโปรเจกทีฟจำนวนอนันต์เหนือส่วน ขยายปิดเชิงพีชคณิตของk ) ถ้าผลลัพธ์ของUไม่เป็นศูนย์ ระดับของมันคือขอบเขตของเบซูต์ ผลลัพธ์Uสามารถแยกตัวประกอบได้บนส่วนขยายปิดเชิงพีชคณิตของkออกเป็นผลคูณของรูปแบบเชิงเส้น ถ้าถ้าเป็นปัจจัยเชิงเส้นแบบนั้นแล้วคือพิกัดเอกพันธุ์ของศูนย์ร่วมของนอกจากนี้ ศูนย์ร่วมทุกตัวสามารถได้มาจากตัวประกอบเชิงเส้นตัวใดตัวหนึ่งเหล่านี้ และความซ้ำซ้อนในฐานะตัวประกอบจะเท่ากับความซ้ำซ้อนของจุดตัดของณ จุดศูนย์นี้ กล่าวอีกนัยหนึ่ง ผลลัพธ์ Uให้ทฤษฎีบทของเบซูต์ใน รูปแบบที่ชัดเจนโดยสมบูรณ์
ขยายไปสู่พหุนามและการคำนวณเพิ่มเติม
ผลลัพธ์Uตามที่ Macaulay นิยามไว้ กำหนดให้จำนวนพหุนามเอกพันธุ์ในระบบสมการต้องมีค่าเท่ากับ , ที่ไหน คือจำนวนตัวแปรที่ไม่กำหนด ในปี 1981 แดเนียล ลาซาร์ดได้ขยายแนวคิดนี้ไปยังกรณีที่จำนวนพหุนามอาจแตกต่างจากและผลลัพธ์ของการคำนวณสามารถดำเนินการได้โดยใช้ กระบวนการ กำจัดแบบเกาส์เซียน เฉพาะ ทาง ตามด้วยการคำนวณดีเทอร์มิแนนต์เชิง สัญลักษณ์
อนุญาตเป็นพหุนามเอกพันธุ์ในของปริญญาบนฟิลด์kโดยไม่เสียความเป็นทั่วไป เราอาจสมมติว่าการตั้งค่าสำหรับi > kขอบเขตของ Macaulay คือ
อนุญาตเป็นตัวแปรที่ไม่แน่นอนใหม่และกำหนดนิยามในกรณีนี้ เมทริกซ์ Macaulay ถูกกำหนดให้เป็นเมทริกซ์บนพื้นฐานของเอกนามในของแผนที่เชิงเส้น โดยที่สำหรับแต่ละiวิ่งบนปริภูมิเชิงเส้นที่ประกอบด้วยศูนย์และพหุนามเอกพันธุ์ดีกรี.
เมื่อลดเมทริกซ์ Macaulay โดยใช้การกำจัดแบบ Gaussian รูปแบบ หนึ่ง จะได้เมทริกซ์จัตุรัสของรูปแบบเชิงเส้นในดีเทอร์มิแนนต์ของเมทริกซ์นี้คือU -resultant เช่นเดียวกับ U -resultant เดิม ดีเทอร์มิแนนต์ นี้จะเป็นศูนย์ก็ต่อเมื่อมีศูนย์เชิงโปรเจกทีฟร่วมกันเป็นจำนวนอนันต์ (นั่นคือ ถ้าเซตพีชคณิตเชิงโปรเจกทีฟที่กำหนดโดยมีจุดจำนวนอนันต์เหนือส่วนปิดเชิงพีชคณิตของk ) เช่นเดียวกับ ผลลัพธ์ U ดั้งเดิม เมื่อ ผลลัพธ์ U นี้ ไม่เป็นศูนย์ มันจะแยกตัวประกอบเป็นตัวประกอบเชิงเส้นเหนือส่วนขยายปิดเชิงพีชคณิตใดๆ ของkสัมประสิทธิ์ของตัวประกอบเชิงเส้นเหล่านี้คือพิกัดเอกพันธุ์ของศูนย์ร่วมของและจำนวนของศูนย์ร่วมจะเท่ากับจำนวนของตัวประกอบเชิงเส้นที่สอดคล้องกัน
จำนวนแถวของเมทริกซ์ Macaulay น้อยกว่าโดยที่e ~ 2.7182คือค่าคงที่ทางคณิตศาสตร์ ตามปกติ และdคือค่าเฉลี่ยเลขคณิตของระดับขั้นของดังนั้น จึงสามารถหาคำตอบทั้งหมดของระบบสมการพหุนามที่มีศูนย์เชิงโปรเจกทีฟจำนวนจำกัดได้ภายในเวลาที่ กำหนดแม้ว่าขอบเขตนี้จะกว้าง แต่ก็เกือบจะเหมาะสมที่สุดในแง่ต่อไปนี้: หากระดับอินพุตทั้งหมดเท่ากัน ความซับซ้อนของเวลาของกระบวนการจะเป็นพหุนามตามจำนวนคำตอบที่คาดหวัง ( ทฤษฎีบทของเบซูต์ ) การคำนวณนี้อาจทำได้จริงเมื่อ n , kและdไม่มากนัก
ดูเพิ่มเติม
หมายเหตุ
- ↑โปรดทราบว่าหาก Dไม่ใช่ UFD อาจมีพหุนามอยู่ด้วย,กับแต่ไม่มีตัวประกอบร่วมที่มีดีกรีเป็นบวกในDตัวอย่างหนึ่งในเป็น,โดยมีรากศัพท์ร่วมกันคือแต่ไม่มีตัวประกอบร่วม ≠ 1,-1
ลิงก์ภายนอก
- ไวส์สไตน์, เอริค ดับเบิลยู. "ผลลัพธ์" . แมธเวิลด์ .