กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 26 นาที

ผลลัพธ์

ใน ทางคณิตศาสตร์ ผลลัพธ์ของ พหุนาม สองตัว คือ พหุนามแสดงสัมประสิทธิ์ ของพหุนามทั้ง สอง ตัวซึ่งมีค่าเท่ากับศูนย์ ก็ต่อเมื่อ พหุนามทั้งสองมี ราก ร่วมกัน (อาจอยู่ใน ส่วนขยายของฟิลด์...

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 แทนด้วยเรส(เอ,บี){\displaystyle \operatorname {res} (A,B)}หรือเรส(เอ,บี).{\displaystyle \operatorname {Res} (A,B).}

ในการประยุกต์ใช้ผลลัพธ์หลายๆ ครั้ง พหุนามจะขึ้นอยู่กับตัวแปรหลายตัว และอาจถือได้ว่าเป็นพหุนามตัวแปรเดียวในตัวแปรตัวใดตัวหนึ่ง โดยมีพหุนามในตัวแปรอื่นๆ เป็นสัมประสิทธิ์ ในกรณีนี้ ตัวแปรที่ถูกเลือกใช้ในการกำหนดและคำนวณผลลัพธ์จะถูกระบุด้วยตัวห้อย:เรสx(เอ,บี){\displaystyle \operatorname {res} _{x}(A,B)}หรือเรสx(เอ,บี).{\displaystyle \operatorname {Res} _{x}(A,B).}

ดีกรีของพหุนามถูกนำมาใช้ในการกำหนดนิยามของผลลัพธ์ อย่างไรก็ตาม พหุนามดีกรีd อาจถือได้ว่าเป็นพหุนามดีกรีสูงกว่าได้เช่นกัน โดยที่สัมประสิทธิ์นำหน้าเป็นศูนย์ หากใช้ดีกรีสูงกว่าดัง กล่าวสำหรับผลลัพธ์ มักจะระบุเป็นตัวห้อยหรือตัวยก เช่นเรส,อี(เอ,บี){\displaystyle \ชื่อผู้ดำเนินการ {res} _{d,e}(A,B)}หรือเรสx,อี(เอ,บี).{\displaystyle \operatorname {res} _{x}^{d,e}(A,B)}

คำนิยาม

ผลลัพธ์ของพหุนามเอกตัวแปรสองตัวบนฟิลด์หรือบนวงแหวนสลับที่มักถูกนิยามว่าเป็นดีเทอร์มิแนนต์ของเมทริกซ์ซิลเวสเตอร์ ของพหุนามทั้งสองนั้น กล่าวให้แม่นยำยิ่งขึ้น ให้ เอ=เอ0x+เอ1x1++เอ{\displaystyle A=a_{0}x^{d}+a_{1}x^{d-1}+\cdots +a_{d}} และ บี=0xอี+1xอี1++อี{\displaystyle B=b_{0}x^{e}+b_{1}x^{e-1}+\cdots +b_{e}} เป็นพหุนามที่ไม่เป็นศูนย์ที่มีดีกรีdและeตามลำดับ ให้เราใช้สัญลักษณ์ แทนพีฉัน{\displaystyle {\mathcal {P}}_{i}}ปริภูมิเวกเตอร์ (หรือโมดูลอิสระถ้าสัมประสิทธิ์เป็นของวงแหวนสลับที่) มิติiซึ่งมีองค์ประกอบเป็นพหุนามที่มีดีกรีน้อยกว่าi อย่างเคร่งครัด แผนที่ φ:พีอี×พีพี+อี{\displaystyle \varphi :{\mathcal {P}__{e}\times {\mathcal {P}__{d}\rightarrow {\mathcal {P}__{d+e}} โดยที่ φ(พี,คิว)=เอพี+บีคิว{\displaystyle \varphi (P,Q)=AP+BQ} เป็นแผนที่เชิงเส้นระหว่างปริภูมิสองปริภูมิที่มีมิติเท่ากัน พิจารณาฐานเอกนามที่ลดลงของปริภูมิเวกเตอร์พหุนามเหล่านี้:{(xอี1,0),(xอี2,0),,(1,0),(0,x1),(0,x2),,(0,1)}พีอี×พี,{\displaystyle \{(x^{e-1},0),(x^{e-2},0),\ldots ,(1,0),(0,x^{d-1}),(0,x^{d-2}),\ldots ,(0,1)\}\subset {\mathcal {P}}_{e}\times {\mathcal {P}}_{d},}{x+อี1,x+อี2,,1}พี+อี.{\displaystyle \{x^{d+e-1},x^{d+e-2},\ldots ,1\}\subset {\mathcal {P}}_{d+e}.}แผนที่เชิงเส้นφ{\displaystyle \varphi }แสดงด้วยเมทริกซ์จัตุรัสขนาดd + eที่เรียกว่าเมทริกซ์ซิลเวสเตอร์ของAและB (แม้ว่า บทความเกี่ยว กับเมทริกซ์ซิลเวสเตอร์จะนิยามว่าเป็นเมทริกซ์สลับตำแหน่งของเมทริกซ์ด้านล่างก็ตาม) ผลลัพธ์คือดีเทอร์มิแนนต์ของเมทริกซ์ของการแมปφ{\displaystyle \varphi }(กระทำทางด้านซ้ายของเวกเตอร์คอลัมน์):|เอ000000เอ1เอ00100เอ2เอ10210เอ00เอเอ1อีอี10เอ0อีเอ1อี100เอ00อี|{\displaystyle {\begin{vmatrix}a_{0}&0&\cdots &0&b_{0}&0&\cdots &0\\a_{1}&a_{0}&\cdots &0&b_{1}&b_{0}&\cdots &0\\a_{2}&a_{1}&\ddots &0&b_{2}&b_{1}&\ddots &0\\\vdots &\vdots &\ddots &a_{0}&\vdots &\vdots &\ddots &b_{0}\\a_{d}&a_{d-1}&\cdots &\vdots &b_{e}&b_{e-1}&\cdots &\vdots \\0&a_{d}&\ddots &\vdots &0&b_{e}&\ddots &\vdots \\\vdots &\vdots &\ddots &a_{d-1}&\vdots &\vdots &\ddots &b_{e-1}\\0&0&\cdots &a_{d}&0&0&\cdots &b_{e}\end{vmatrix}}}เมทริกซ์นี้มีคอลัมน์ a i จำนวนe และคอลัมน์b j จำนวนd เช่นถ้ากำหนดให้d = 3และe = 2จะได้: |เอ00000เอ1เอ0100เอ2เอ1210เอ3เอ20210เอ3002|{\displaystyle {\begin{vmatrix}a_{0}&0&b_{0}&0&0\\a_{1}&a_{0}&b_{1}&b_{0}&0\\a_{2}&a_{1}&b_{2}&b_{1}&b_{0}\\a_{3}&a_{2}&0&b_{2}&b_{1}\\0&a_{3}&0&0&b_{2}\end{vmatrix}}}ถ้าสัมประสิทธิ์ของพหุนามอยู่ในโดเมนจำนวนเต็มแล้ว เรส(เอ,บี)=เอ0อี01ฉัน1เจอี(λฉันμเจ)=เอ0อีฉัน=1บี(λฉัน)=(1)อี0เจ=1อีเอ(μเจ),{\displaystyle \operatorname {res} (A,B)=a_{0}^{e}b_{0}^{d}\prod _{\begin{array}{c}1\leq i\leq d\\1\leq j\leq e\end{array}}(\lambda _{i}-\mu _{j})=a_{0}^{e}\prod _{i=1}^{d}B(\lambda _{i})=(-1)^{de}b_{0}^{d}\prod _{j=1}^{e}A(\mu _{j}),} ที่ไหนλ1,,λ{\displaystyle \lambda _{1},\dots ,\lambda _{d}}และμ1,,μอี{\displaystyle \mu _{1},\dots ,\mu _{e}}โดยที่ และ คือรากที่ระบุพร้อมจำนวนครั้งที่ปรากฏของAและBในฟิลด์ปิดเชิงพีชคณิต ใดๆ ที่บรรจุโดเมนจำนวนเต็ม นี่เป็นผลลัพธ์โดยตรงจากคุณสมบัติเฉพาะของผลลัพธ์ที่ปรากฏด้านล่าง ในกรณีทั่วไปของ สัมประสิทธิ์ จำนวนเต็ม ฟิลด์ปิด เชิงพีชคณิตมักถูกเลือกเป็นฟิลด์ของจำนวนเชิงซ้อน

คุณสมบัติ

ในส่วนนี้และส่วนย่อยต่างๆAและBเป็นพหุนามสองตัวใน ตัวแปร xที่มีดีกรีdและe ตามลำดับ และผลลัพธ์ของพหุนามทั้งสองนี้จะใช้สัญลักษณ์ แทน เรส(เอ,บี).{\displaystyle \operatorname {res} (A,B).}

คุณสมบัติเฉพาะ

คุณสมบัติต่อไปนี้ใช้ได้กับผลลัพธ์ของพหุนามสองตัวที่มีสัมประสิทธิ์อยู่ในวงแหวนสลับที่Rถ้าRเป็นฟิลด์หรือโดยทั่วไปเป็นโดเมนเชิงอินทิกรัล ผลลัพธ์จะเป็นฟังก์ชันเฉพาะของสัมประสิทธิ์ของพหุนามสองตัวที่สอดคล้องกับคุณสมบัติเหล่านี้

  • ถ้าRเป็นวงแหวนย่อยของวงแหวนS อีกวงหนึ่ง แล้วเรสอาร์(เอ,บี)=เรสเอส(เอ,บี).{\displaystyle \operatorname {res} _{R}(A,B)=\operatorname {res} _{S}(A,B).}นั่นคือAและBมีผลลัพธ์เดียวกันเมื่อพิจารณาเป็นพหุนามเหนือRหรือS
  • ถ้าd = 0 (นั่นคือ ถ้าเอ=เอ0{\displaystyle A=a_{0}}ถ้า (เป็นค่าคงที่ที่ไม่ใช่ศูนย์) แล้วเรส(เอ,บี)=เอ0อี.{\displaystyle \operatorname {res} (A,B)=a_{0}^{e}.}ในทำนองเดียวกัน ถ้าe = 0แล้วเรส(เอ,บี)=0.{\displaystyle \operatorname {res} (A,B)=b_{0}^{d}.}
  • เรส(x+เอ1,x+1)=1เอ1{\displaystyle \operatorname {res} (x+a_{1},x+b_{1})=b_{1}-a_{1}}
  • เรส(บี,เอ)=(1)อีเรส(เอ,บี){\displaystyle \operatorname {res} (B,A)=(-1)^{de}\operatorname {res} (A,B)}
  • เรส(เอบี,ซี)=เรส(เอ,ซี)เรส(บี,ซี){\displaystyle \operatorname {res} (AB,C)=\operatorname {res} (A,C)\operatorname {res} (B,C)}

ศูนย์

  • ผลลัพธ์ของพหุนามสองตัวที่มีสัมประสิทธิ์อยู่ในโดเมนอินทิกรัลDจะเป็นศูนย์ก็ต่อเมื่อพหุนามทั้งสองมีตัวหารร่วมที่ มี ดีกรีเป็นบวกเหนือฟิลด์เศษส่วนของD [ a ]
  • ผลลัพธ์ของพหุนามสองตัวที่มีสัมประสิทธิ์อยู่ในโดเมนเชิงอินทิกรัลจะเป็นศูนย์ก็ต่อเมื่อพหุนามทั้งสองนั้นมีรากร่วมกันในฟิลด์ปิดเชิงพีชคณิตซึ่งประกอบด้วยสัมประสิทธิ์เหล่านั้น
  • มีพหุนามPที่มีดีกรีน้อยกว่าeและพหุนามQที่มีดีกรีน้อยกว่าdอยู่จริง โดยที่เรส(เอ,บี)=เอพี+บีคิว.{\displaystyle \operatorname {res} (A,B)=AP+BQ.}นี่เป็นการขยายความทั่วไปของเอกลักษณ์ของเบซูต์ไปสู่พหุนามบนวงแหวนสลับที่ใดๆ กล่าวอีกนัยหนึ่ง ผลลัพธ์ของพหุนามสองตัวเป็นของไอเดียลที่สร้างขึ้นโดยพหุนามเหล่านั้น

ความไม่เปลี่ยนแปลงโดยโฮโมมอร์ฟิซึมของวงแหวน

ให้AและBเป็นพหุนามสองตัวที่มีดีกรีdและe ตามลำดับ โดยมีสัมประสิทธิ์อยู่ในวงแหวนสลับที่Rและφ:อาร์เอส{\displaystyle \varphi \colon R\to S}โฮ โมมอร์ฟิซึม ของวงแหวน จาก Rไปยังวงแหวนสลับที่S อีกวงหนึ่ง การประยุกต์ใช้φ{\displaystyle \varphi }ขยายไปยังสัมประสิทธิ์ของพหุนามφ{\displaystyle \varphi }ไปยังโฮโมมอร์ฟิซึมของวงแหวนพหุนามอาร์[x]เอส[x]{\displaystyle R[x]\to S[x]}ซึ่งแสดงด้วยสัญลักษณ์อีกอย่างหนึ่งว่าφ.{\displaystyle \varphi .}จากสัญลักษณ์นี้ เราจะได้ว่า:

  • ถ้าφ{\displaystyle \varphi }รักษาระดับของ AและB ไว้ (นั่นคือ ถ้าองศา(φ(เอ))={\displaystyle \deg(\varphi (A))=d}และองศา(φ(บี))=อี{\displaystyle \deg(\varphi (B))=e}), แล้วφ(เรส(เอ,บี))=เรส(φ(เอ),φ(บี)).{\displaystyle \varphi (\operatorname {res} (A,B))=\operatorname {res} (\varphi (A),\varphi (B)).}
  • ถ้าองศา(φ(เอ))<{\displaystyle \deg(\varphi (A))<d}และองศา(φ(บี))<อี,{\displaystyle \deg(\varphi (B))<e,}แล้วφ(เรส(เอ,บี))=0.{\displaystyle \varphi (\operatorname {res} (A,B))=0.}
  • ถ้าองศา(φ(เอ))={\displaystyle \deg(\varphi (A))=d}และองศา(φ(บี))=เอฟ<อี,{\displaystyle \deg(\varphi (B))=f<e,} และสัมประสิทธิ์นำหน้าของAคือเอ0{\displaystyle a_{0}}แล้วφ(เรส(เอ,บี))=φ(เอ0)อีเอฟเรส(φ(เอ),φ(บี)).{\displaystyle \varphi (\operatorname {res} (A,B))=\varphi (a_{0})^{e-f}\operatorname {res} (\varphi (A),\varphi (B)).}
  • ถ้าองศา(φ(เอ))=เอฟ<{\displaystyle \deg(\varphi (A))=f<d}และองศา(φ(บี))=อี,{\displaystyle \deg(\varphi (B))=e,} และสัมประสิทธิ์นำหน้าของBคือ0{\displaystyle b_{0}}แล้วφ(เรส(เอ,บี))=(1)อี(เอฟ)φ(0)เอฟเรส(φ(เอ),φ(บี)).{\displaystyle \varphi (\operatorname {res} (A,B))=(-1)^{e(d-f)}\varphi (b_{0})^{d-f}\operatorname {res} (\varphi (A),\varphi (B)).}

คุณสมบัติเหล่านี้สามารถอนุมานได้ง่ายจากนิยามของผลลัพธ์ในฐานะดีเทอร์มิแนนต์ โดยส่วนใหญ่จะใช้ในสองสถานการณ์ สำหรับการคำนวณผลลัพธ์ของพหุนามที่มีสัมประสิทธิ์เป็นจำนวนเต็ม โดยทั่วไปแล้วจะเร็วกว่าหากคำนวณโดยใช้โมดูลัสของ จำนวนเฉพาะหลายตัว แล้วจึงใช้ ทฤษฎีบทเศษเหลือของจีนเพื่อดึงผลลัพธ์ที่ต้องการเมื่อRเป็นวงแหวนพหุนามในตัวแปรอื่นๆ และSเป็นวงแหวนที่ได้จากการกำหนดค่าเฉพาะให้กับตัวแปรบางส่วนหรือทั้งหมดของRคุณสมบัติเหล่านี้อาจกล่าวใหม่ได้ราวกับว่าดีกรีถูกรักษาไว้โดยการกำหนดค่าเฉพาะ ผลลัพธ์ของการกำหนดค่าเฉพาะของพหุนามสองตัวก็คือการกำหนดค่าเฉพาะของผลลัพธ์คุณสมบัตินี้มีความสำคัญอย่างยิ่ง เช่น สำหรับการแยกส่วนเชิงพีชคณิตทรงกระบอก

ความไม่เปลี่ยนแปลงภายใต้การเปลี่ยนแปลงตัวแปร

  • เรส(เอ(x+เอ),บี(x+เอ))=เรส(เอ(x),บี(x)){\displaystyle \operatorname {res} (A(x+a),B(x+a))=\operatorname {res} (A(x),B(x))}
  • เรส(เอ(เอx),บี(เอx))=เออีเรส(เอ(x),บี(x)){\displaystyle \operatorname {res} (A(ax),B(ax))=a^{de}\operatorname {res} (A(x),B(x))}
  • ถ้าเอ(x)=xเอ(1/x){\displaystyle A_{r}(x)=x^{d}A(1/x)}และบี(x)=xอีบี(1/x){\displaystyle B_{r}(x)=x^{e}B(1/x)}ถ้า เป็นพหุนามผกผันของAและBตามลำดับ แล้วเรส(เอ,บี)=(1)อีเรส(เอ,บี){\displaystyle \operatorname {res} (A_{r},B_{r})=(-1)^{de}\operatorname {res} (A,B)}

นั่นหมายความว่าคุณสมบัติของผลลัพธ์ที่เป็นศูนย์นั้นไม่เปลี่ยนแปลงภายใต้การเปลี่ยนแปลงตัวแปรเชิงเส้นและเชิงโปรเจคทีฟ

ความไม่เปลี่ยนแปลงภายใต้การเปลี่ยนแปลงของพหุนาม

  • ถ้าaและbเป็นค่าคงที่ที่ไม่เป็นศูนย์ (กล่าวคือ ไม่ขึ้นอยู่กับตัวแปรx ) และAและBเป็นไปตามที่กล่าวมาข้างต้นแล้วเรส(เอเอ,บี)=เออีเรส(เอ,บี).{\displaystyle \operatorname {res} (aA,bB)=a^{e}b^{d}\operatorname {res} (A,B).}
  • ถ้าAและBเป็นไปตามที่กล่าวมาข้างต้น และCเป็นพหุนามอีกตัวหนึ่งซึ่งดีกรีของACBคือδแล้ว เรส(บี,เอซีบี)=0δเรส(บี,เอ).{\displaystyle \operatorname {res} (B,A-CB)=b_{0}^{\delta -d}\operatorname {res} (B,A).}

เฉพาะเมื่อบีซี{\displaystyle BC}และเอ{\displaystyle A}มีระดับเดียวกันกับδ{\displaystyle \delta }ไม่สามารถอนุมานได้จากดีกรีของพหุนามที่กำหนด หาก Bเป็นพหุนามเอกลักษณ์หรือดีกรีของC < ดีกรีของA – ดีกรีของBแล้วเรส(บี,เอซีบี)=เรส(บี,เอ),{\displaystyle \operatorname {res} (B,A-CB)=\operatorname {res} (B,A),}ถ้าf = deg C > deg A – deg B = deแล้วเรส(บี,เอซีบี)=0อี+เอฟเรส(บี,เอ).{\displaystyle \operatorname {res} (B,A-CB)=b_{0}^{e+f-d}\operatorname {res} (B,A).}

คุณสมบัติเหล่านี้บ่งชี้ว่า ในอัลกอริทึมยุคลิดสำหรับพหุนามและรูปแบบต่างๆ ทั้งหมด ( ลำดับเศษเหลือเทียม ) ผลลัพธ์ของเศษเหลือ (หรือเศษเหลือเทียม) สองตัวที่ต่อเนื่องกัน จะแตกต่างจากผลลัพธ์ของพหุนามเริ่มต้นด้วยตัวประกอบที่คำนวณได้ง่าย ในทางกลับกัน สิ่งนี้ทำให้สามารถอนุมานผลลัพธ์ของพหุนามเริ่มต้นจากค่าของเศษเหลือหรือเศษเหลือเทียมตัวสุดท้ายได้ นี่คือแนวคิดเริ่มต้นของอัลกอริทึมลำดับเศษเหลือเทียมผลลัพธ์ย่อยซึ่งใช้สูตรข้างต้นในการหาพหุนามผลลัพธ์ย่อยเป็นเศษเหลือเทียม และผลลัพธ์เป็นเศษเหลือเทียมที่ไม่เป็นศูนย์ตัวสุดท้าย (โดยที่ผลลัพธ์ไม่เป็นศูนย์) อัลกอริทึมนี้ใช้ได้กับพหุนามบนจำนวนเต็ม หรือโดยทั่วไปแล้วบนโดเมนจำนวนเต็ม โดยไม่มีการหารใดๆ นอกจากการหารที่แน่นอน (นั่นคือ ไม่เกี่ยวข้องกับเศษส่วน) อัลกอริทึมนี้เกี่ยวข้องกับ...โอ(อี){\displaystyle O(de)}การดำเนินการทางคณิตศาสตร์ ในขณะที่การคำนวณดีเทอร์มิแนนต์ของเมทริกซ์ซิลเวสเตอร์ด้วยอัลกอริทึมมาตรฐานนั้นต้องการโอ((+อี)3){\displaystyle O((d+e)^{3})}การดำเนินการทางคณิตศาสตร์

คุณสมบัติทั่วไป

ในส่วนนี้ เราจะพิจารณาพหุนามสองตัว เอ=เอ0x+เอ1x1++เอ{\displaystyle A=a_{0}x^{d}+a_{1}x^{d-1}+\cdots +a_{d}} และ บี=0xอี+1xอี1++อี{\displaystyle B=b_{0}x^{e}+b_{1}x^{e-1}+\cdots +b_{e}} โดยที่ สัมประสิทธิ์ d + e + 2เป็นตัวแปรที่ไม่กำหนดค่า ที่แตกต่างกัน ให้ อาร์=[เอ0,,เอ,0,,อี]{\displaystyle R=\mathbb {Z} [a_{0},\ldots ,a_{d},b_{0},\ldots ,b_{e}]} ให้เป็นวงแหวนพหุนามเหนือจำนวนเต็มที่กำหนดโดยตัวแปรที่ไม่กำหนดเหล่านี้ ผลลัพธ์เรส(เอ,บี){\displaystyle \operatorname {res} (A,B)}มักเรียกว่าผลลัพธ์ทั่วไปสำหรับดีกรีdและeโดยมีคุณสมบัติดังต่อไปนี้

ความเป็นเนื้อเดียวกัน

ผลลัพธ์ทั่วไปสำหรับระดับdและeนั้นเป็นเอกพันธุ์ในหลายๆ ด้าน กล่าวโดยละเอียดคือ:

  • เป็นเนื้อเดียวกันที่มีดีกรีeในเอ0,,เอ.{\displaystyle a_{0},\ldots ,a_{d}.}
  • เป็นเนื้อเดียวกันที่มีดีกรีdใน0,,อี.{\displaystyle b_{0},\ldots ,b_{e}.}
  • เป็นเอกพันธุ์ดีกรีd + eในตัวแปรทั้งหมดเอฉัน{\displaystyle a_{i}}และเจ.{\displaystyle b_{j}.}
  • ถ้าเอฉัน{\displaystyle a_{i}}และฉัน{\displaystyle b_{i}}หากกำหนดน้ำหนักi (นั่นคือ น้ำหนักของสัมประสิทธิ์แต่ละตัวคือดีกรีของพหุนามสมมาตรพื้นฐาน ) แล้วพหุนามนั้นจะเป็นพหุนามกึ่งเอกพันธุ์ที่มีน้ำหนักรวมde
  • ถ้าPและQเป็นพหุนามเอกพันธุ์หลายตัวแปรที่มีดีกรีdและe ตามลำดับ แล้วผลลัพธ์ของพหุนามทั้งสองนี้ที่มีดีกรีdและeเทียบกับตัวแปรx ที่ไม่กำหนดค่าได้ จะถูกแทนด้วยเรสx,อี(พี,คิว){\displaystyle \operatorname {res} _{x}^{d,e}(P,Q)}ใน§  สัญกรณ์เป็นเอกพันธุ์ของดีกรีdeในตัวแปรไม่แน่นอนอื่นๆ

คุณสมบัติการกำจัด

อนุญาตฉัน=เอ,บี{\displaystyle I=\langle A,B\rangle }เป็นไอเดียลที่สร้างขึ้นโดยพหุนามสองตัวAและBในวงแหวนพหุนามอาร์[x],{\displaystyle R[x],}ที่ไหนอาร์=เค[y1,,yn]{\displaystyle R=k[y_{1},\ldots ,y_{n}]}เป็นวงแหวนพหุนามเหนือฟิลด์ ถ้าอย่างน้อยหนึ่งในAและBเป็นโมโนมิกในxแล้ว:

  • เรสx(เอ,บี)ฉันอาร์{\displaystyle \operatorname {res} _{x}(A,B)\in I\cap R}
  • อุดมคติฉันอาร์{\displaystyle I\cap R}และอาร์เรสx(เอ,บี){\displaystyle R\operatorname {res} _{x}(A,B)}กำหนด เซตพีชคณิตเดียวกันนั่นคือทูเปิลของ สมาชิก nตัวในฟิลด์ปิดเชิงพีชคณิตจะเป็นศูนย์ร่วมของสมาชิกเหล่านั้นฉันอาร์{\displaystyle I\cap R}ถ้าและเฉพาะเมื่อมันเป็นศูนย์ของเรสx(เอ,บี).{\displaystyle \operatorname {res} _{x}(A,B).}
  • อุดมคติฉันอาร์{\displaystyle I\cap R}มี รากศัพท์เดียวกันกับอุดมคติหลักอาร์เรสx(เอ,บี).{\displaystyle R\operatorname {res} _{x}(A,B).}นั่นคือ องค์ประกอบของแต่ละองค์ประกอบฉันอาร์{\displaystyle I\cap R}มีพลังที่เป็นพหุคูณของเรสx(เอ,บี).{\displaystyle \operatorname {res} _{x}(A,B).}
  • ปัจจัยที่ไม่สามารถลดทอนได้ทั้งหมดของเรสx(เอ,บี){\displaystyle \operatorname {res} _{x}(A,B)}แบ่งองค์ประกอบทุกอย่างของฉันอาร์.{\displaystyle I\cap R.}

ข้อความแรกเป็นคุณสมบัติพื้นฐานของผลลัพธ์ ส่วนข้อความอื่นๆ เป็นผลลัพธ์โดยตรงจากข้อความที่สอง ซึ่งสามารถพิสูจน์ได้ดังต่อไปนี้

เนื่องจากอย่างน้อยหนึ่งในAและBเป็นโมโนนิค ดังนั้นทูเพิลจึงเป็นทูเพิล(เบต้า1,,เบต้าn){\displaystyle (\beta _{1},\ldots ,\beta _{n})}เป็นศูนย์ของเรสx(เอ,บี){\displaystyle \operatorname {res} _{x}(A,B)}ก็ต่อเมื่อมีอยู่จริงเท่านั้นα{\displaystyle \alpha }โดยที่(เบต้า1,,เบต้าn,α){\displaystyle (\beta _{1},\ldots ,\beta _{n},\alpha )}เป็นศูนย์ร่วมของAและBศูนย์ร่วมดังกล่าวเป็นศูนย์ของทุกองค์ประกอบของ A ด้วยเช่นกันฉันอาร์.{\displaystyle I\cap R.}ในทางกลับกัน ถ้า(เบต้า1,,เบต้าn){\displaystyle (\beta _{1},\ldots ,\beta _{n})}เป็นศูนย์ร่วมขององค์ประกอบต่างๆฉันอาร์,{\displaystyle I\cap R,}มันเป็นศูนย์ของผลลัพธ์ และมีอยู่จริงα{\displaystyle \alpha }โดยที่(เบต้า1,,เบต้าn,α){\displaystyle (\beta _{1},\ldots ,\beta _{n},\alpha )}เป็นค่าศูนย์ร่วมของAและBดังนั้นฉันอาร์{\displaystyle I\cap R}และอาร์เรสx(เอ,บี){\displaystyle R\operatorname {res} _{x}(A,B)}มีค่าศูนย์เหมือนกันทุกประการ

การคำนวณ

ในทางทฤษฎี ผลลัพธ์สามารถคำนวณได้โดยใช้สูตรที่แสดงผลลัพธ์นั้นในรูปผลคูณของผลต่างของราก อย่างไรก็ตาม เนื่องจากโดยทั่วไปแล้วรากอาจคำนวณได้ไม่แม่นยำ วิธีการดังกล่าวจึงไม่มีประสิทธิภาพและไม่เสถียรในเชิงตัวเลขเนื่องจากผลลัพธ์เป็นฟังก์ชันสมมาตรของรากของแต่ละพหุนาม จึงสามารถคำนวณได้โดยใช้ทฤษฎีบทพื้นฐานของพหุนามสมมาตรแต่การทำเช่นนั้นจะไม่มีประสิทธิภาพอย่างมาก

เนื่องจากผลลัพธ์คือดีเทอร์มิแนนต์ของเมทริกซ์ซิลเวสเตอร์ (และของเมทริกซ์เบซูต์ ) จึงสามารถคำนวณได้โดยใช้อัลกอริธึมใดก็ได้สำหรับการคำนวณดีเทอร์มิแนนต์ ซึ่งจำเป็นต้องใช้...โอ(n3){\displaystyle O(n^{3})}การดำเนินการทางคณิตศาสตร์ เนื่องจากมีอัลกอริทึมที่มีความซับซ้อนดีกว่า (ดูด้านล่าง) วิธีนี้จึงไม่ได้นำมาใช้ในทางปฏิบัติ

จากหัวข้อ§  ความไม่เปลี่ยนแปลงภายใต้การเปลี่ยนแปลงของพหุนาม จะเห็น ได้ว่าการคำนวณผลลัพธ์มีความสัมพันธ์อย่างมากกับอัลกอริทึมแบบยุคลิดสำหรับพหุนามซึ่งแสดงให้เห็นว่าการคำนวณผลลัพธ์ของพหุนามสองตัวที่มีดีกรีdและeสามารถทำได้ในโอ(อี){\displaystyle O(de)}การดำเนินการทางคณิตศาสตร์ในขอบเขตของสัมประสิทธิ์

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 (บันทึก((+อี)),{\displaystyle \log(s(d+e)),}โดยที่sคือขอบเขตบนของจำนวนหลักของพหุนามที่ป้อนเข้ามา)

การประยุกต์ใช้กับระบบพหุนาม

ผลลัพธ์ที่ได้ถูกนำมาใช้ในการแก้ระบบสมการพหุนามและเป็นหลักฐานที่เก่าแก่ที่สุดที่แสดงให้เห็นว่ามีอัลกอริทึมสำหรับการแก้ระบบสมการดังกล่าว โดยส่วนใหญ่แล้วจะใช้สำหรับการแก้ระบบสมการสองตัวแปร แต่ก็สามารถใช้แก้ระบบสมการทั่วไปได้เช่นกัน

กรณีสมการสองตัวแปรสองตัว

พิจารณาระบบสมการพหุนามสองสมการ พี(x,y)=0คิว(x,y)=0,{\displaystyle {\begin{aligned}P(x,y)&=0\\Q(x,y)&=0,\end{aligned}}} โดยที่PและQเป็นพหุนามที่มีดีกรีรวมdและeตามลำดับ แล้วอาร์=เรสy,อี(พี,คิว){\displaystyle R=\operatorname {res} _{y}^{d,e}(P,Q)}เป็นพหุนามในxซึ่งโดยทั่วไปมีดีกรีde (ตามคุณสมบัติของ§  ความเป็นเอกพันธุ์ ) ค่าหนึ่งα{\displaystyle \alpha }ของxเป็นรากของRก็ต่อเมื่อมีอยู่จริงเบต้า{\displaystyle \beta }ในฟิลด์ปิดเชิงพีชคณิตที่มีสัมประสิทธิ์อยู่ด้วย โดยที่พี(α,เบต้า)=คิว(α,เบต้า)=0{\displaystyle P(\alpha ,\beta )=Q(\alpha ,\beta )=0}, หรือองศา(พี(α,y))<{\displaystyle \deg(P(\alpha ,y))<d}และองศา(คิว(α,y))<อี{\displaystyle \deg(Q(\alpha ,y))<e}(ในกรณีนี้ กล่าวได้ว่าPและQมีรากร่วมกันที่อนันต์)x=α{\displaystyle x=\alpha })

ดังนั้น คำตอบของระบบสมการจึงได้มาจากการคำนวณรากของRและสำหรับแต่ละรากα,{\displaystyle \alpha ,}การคำนวณรากร่วมของพี(α,y),{\displaystyle P(\alpha ,y),}คิว(α,y),{\displaystyle Q(\alpha ,y),}และเรสx(พี,คิว).{\displaystyle \operatorname {res} _{x}(P,Q).}

ทฤษฎีบทของเบซูต์เป็นผลมาจากค่าขององศา(เรสy(พี,คิว))อี{\displaystyle \deg \left(\operatorname {res} _{y}(P,Q)\right)\leq de}ผลคูณของดีกรีของPและQอันที่จริง หลังจากการเปลี่ยนตัวแปรเชิงเส้น เราอาจสมมติได้ว่า สำหรับแต่ละรากxของผลลัพธ์ จะมีค่าy เพียงค่าเดียวเท่านั้น ที่ทำให้( x , y )เป็นศูนย์ร่วมของPและQสิ่งนี้แสดงให้เห็นว่าจำนวนศูนย์ร่วมมีค่าอย่างมากที่สุดเท่ากับดีกรีของผลลัพธ์ นั่นคืออย่างมากที่สุดเท่ากับผลคูณของดีกรีของPและQด้วยวิธีการทางเทคนิคบางอย่าง การพิสูจน์นี้อาจขยายออกไปเพื่อแสดงว่า เมื่อนับความซ้ำซ้อนและศูนย์ที่อนันต์ จำนวนศูนย์จะมีค่าเท่ากับผลคูณของดีกรีพอดี

กรณีทั่วไป

มองเผินๆ แล้วดูเหมือนว่าผลลัพธ์อาจนำไปใช้กับระบบสมการพหุนาม ทั่วไปได้พี1(x1,,xn)=0พีเค(x1,,xn)=0{\displaystyle {\begin{aligned}P_{1}(x_{1},\ldots ,x_{n})&=0\\&\;\;\vdots \\P_{k}(x_{1},\ldots ,x_{n})&=0\end{aligned}}} โดยการคำนวณผลลัพธ์ของแต่ละคู่(พีฉัน,พีเจ){\displaystyle (P_{i},P_{j})}ในส่วนที่เกี่ยวกับxn{\displaystyle x_{n}}เพื่อกำจัดตัวแปรที่ไม่ทราบค่าตัวหนึ่ง และทำซ้ำกระบวนการจนกว่าจะได้พหุนามตัวแปรเดียว น่าเสียดายที่วิธีนี้ทำให้เกิดคำตอบปลอมจำนวนมาก ซึ่งยากต่อการกำจัด

วิธีการหนึ่งซึ่งริเริ่มขึ้นในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 มีหลักการทำงานดังนี้: เพิ่มตัวแปรไม่แน่นอนใหม่k − 1 ตัวยู2,,ยูเค{\displaystyle U_{2},\ldots ,U_{k}}และคำนวณ เรสxn(พี1,ยู2พี2++ยูเคพีเค).{\displaystyle \operatorname {res} _{x_{n}}(P_{1},U_{2}P_{2}+\cdots +U_{k}P_{k}).} นี่คือพหุนามในยู2,,ยูเค{\displaystyle U_{2},\ldots ,U_{k}}ซึ่งสัมประสิทธิ์เป็นพหุนามในx1,,xn1,{\displaystyle x_{1},\ldots ,x_{n-1},}ซึ่งมีคุณสมบัติที่ว่าα1,,αn1{\displaystyle \alpha _{1},\ldots ,\alpha _{n-1}}จะเป็นศูนย์ร่วมของสัมประสิทธิ์พหุนามเหล่านี้ก็ต่อเมื่อพหุนามเอกตัวแปรพีฉัน(α1,,αn1,xn){\displaystyle P_{i}(\alpha _{1},\ldots ,\alpha _{n-1},x_{n})}มีรากร่วมกัน ซึ่งอาจอยู่ที่อนันต์กระบวนการนี้สามารถทำซ้ำได้จนกว่าจะพบพหุนามตัวแปรเดียว

เพื่อให้ได้อัลกอริทึมที่ถูกต้อง จำเป็นต้องเพิ่มส่วนเสริมสองอย่างเข้าไปในวิธีการ ประการแรก ในแต่ละขั้นตอน อาจจำเป็นต้องมีการเปลี่ยนตัวแปรเชิงเส้น เพื่อให้ดีกรีของพหุนามในตัวแปรสุดท้ายเท่ากับดีกรีรวมของพหุนามเหล่านั้น ประการที่สอง หากในขั้นตอนใดๆ ผลลัพธ์เป็นศูนย์ นั่นหมายความว่าพหุนามเหล่านั้นมีตัวประกอบร่วม และคำตอบจะแยกออกเป็นสองส่วน คือ ส่วนหนึ่งที่ตัวประกอบร่วมเป็นศูนย์ และอีกส่วนหนึ่งที่ได้จากการดึงตัวประกอบร่วมนี้ออกมาก่อนดำเนินการต่อไป

อัลกอริทึมนี้ซับซ้อนมากและใช้เวลาในการประมวลผล สูงมาก ดังนั้น ความสนใจในอัลกอริทึมนี้จึงส่วนใหญ่เป็นเรื่องทางประวัติศาสตร์

แอปพลิเคชันอื่นๆ

ทฤษฎีจำนวน

ตัวแยกแยะของพหุนาม ซึ่งเป็นเครื่องมือพื้นฐานในทฤษฎีจำนวนคือเอ01(1)n(n1)/2เรสx(เอฟ(x),เอฟ(x)){\displaystyle a_{0}^{-1}(-1)^{n(n-1)/2}\operatorname {res} _{x}(f(x),f'(x))}, ที่ไหนเอ0{\displaystyle a_{0}}คือสัมประสิทธิ์นำหน้าของเอฟ(x){\displaystyle f(x)}และn{\displaystyle n}ระดับของมัน

ถ้าα{\displaystyle \alpha }และเบต้า{\displaystyle \beta }เป็นจำนวนพีชคณิตที่พี(α)=คิว(เบต้า)=0{\displaystyle P(\alpha )=Q(\beta )=0}, แล้วγ=α+เบต้า{\displaystyle \gamma =\alpha +\beta }เป็นรากของผลลัพธ์เรสx(พี(x),คิว(zx)),{\displaystyle \operatorname {res} _{x}(P(x),Q(z-x)),}และτ=αเบต้า{\displaystyle \tau =\alpha \beta }เป็นรากของเรสx(พี(x),xnคิว(z/x)){\displaystyle \operatorname {res} _{x}(P(x),x^{n}Q(z/x))}, ที่ไหนn{\displaystyle n}คือระดับของคิว(y){\displaystyle Q(y)}เมื่อรวมกับข้อเท็จจริงที่ว่า1/เบต้า{\displaystyle 1/\beta }เป็นรากของynคิว(1/y)=0{\displaystyle y^{n}Q(1/y)=0}สิ่งนี้แสดงให้เห็นว่าเซตของจำนวนพีชคณิตเป็นฟิลด์

อนุญาตเค(α){\displaystyle K(\alpha )}เป็นส่วนขยายฟิลด์พีชคณิตที่สร้างขึ้นโดยองค์ประกอบα,{\displaystyle \alpha ,}ซึ่งมีพี(x){\displaystyle P(x)}ในฐานะพหุนามขั้นต่ำทุกองค์ประกอบของเบต้าเค(α){\displaystyle \beta \in K(\alpha )}อาจเขียนได้ดังนี้เบต้า=คิว(α),{\displaystyle \beta =Q(\alpha ),}ที่ไหนคิว{\displaystyle Q}เป็นพหุนาม ดังนั้นเบต้า{\displaystyle \beta }เป็นรากของเรสx(พี(x),zคิว(x)),{\displaystyle \operatorname {res} _{x}(P(x),z-Q(x)),}และผลลัพธ์นี้คือกำลังของพหุนามขั้นต่ำของเบต้า.{\displaystyle \beta .}

เรขาคณิตเชิงพีชคณิต

เมื่อกำหนด เส้นโค้งพีชคณิต ระนาบ สอง เส้น ซึ่งนิยามว่าเป็นรากของพหุนามP ( x , y )และQ ( x , y )แล้ว ผลลัพธ์ที่ได้จะช่วยให้สามารถคำนวณจุดตัดของเส้นโค้งทั้งสองได้ กล่าวคือ รากของเส้นโค้งทั้งสองเรสy(พี,คิว){\displaystyle \operatorname {res} _{y}(P,Q)}คือ พิกัด xของจุดตัดและของเส้นกำกับแนวตั้งร่วม และรากของเรสx(พี,คิว){\displaystyle \operatorname {res} _{x}(P,Q)}คือ พิกัด yของจุดตัดและของเส้นกำกับแนวนอนร่วมกัน

เส้นโค้งระนาบเชิงตรรกะสามารถกำหนดได้ด้วยสมการพาราเมตริกx=พี(ที)อาร์(ที),y=คิว(ที)อาร์(ที),{\displaystyle x={\frac {P(t)}{R(t)}},\qquad y={\frac {Q(t)}{R(t)}},} โดยที่P , QและRเป็นพหุนามสมการโดยปริยายของเส้นโค้งกำหนดโดย เรสที(xอาร์พี,yอาร์คิว).{\displaystyle \operatorname {res} _{t}(xR-P,yR-Q).} ระดับ ของ เส้นโค้งนี้คือระดับสูงสุดของP , QและRซึ่งเท่ากับระดับรวมของผลลัพธ์

การบูรณาการเชิงสัญลักษณ์

ในการอินทิเกรตเชิงสัญลักษณ์สำหรับการคำนวณอนุพันธ์ผกผันของเศษส่วนตรรกยะจะใช้การแยกส่วนเศษส่วนย่อยเพื่อแยกอินทิกรัลออกเป็น "ส่วนตรรกยะ" ซึ่งเป็นผลรวมของเศษส่วนตรรกยะที่มีอนุพันธ์ผกผันเป็นเศษส่วนตรรกยะ และ "ส่วนลอการิทึม" ซึ่งเป็นผลรวมของเศษส่วนตรรกยะในรูปแบบ พี(x)คิว(x),{\displaystyle {\frac {P(x)}{Q(x)}},} โดยที่Qเป็นพหุนามที่ไม่มีตัวประกอบกำลังสองและPเป็นพหุนามที่มีดีกรีต่ำกว่าQอนุพันธ์ผกผันของฟังก์ชันดังกล่าวจำเป็นต้องใช้ลอการิทึมและโดยทั่วไปแล้วจะใช้จำนวนพีชคณิต (รากของQ ) อันที่จริง อนุพันธ์ผกผันคือ พี(x)คิว(x)x=คิว(α)=0พี(α)คิว(α)บันทึก(xα),{\displaystyle \int {\frac {P(x)}{Q(x)}}dx=\sum _{Q(\alpha )=0}{\frac {P(\alpha )}{Q'(\alpha )}}\log(x-\alpha ),} โดยผลรวมจะครอบคลุมรากเชิงซ้อนทั้งหมดของQ

โดยทั่วไปแล้ว จำนวนจำนวนพีชคณิตที่เกี่ยวข้องในนิพจน์นี้จะเท่ากับดีกรีของQแต่บ่อยครั้งที่สามารถคำนวณนิพจน์ที่มีจำนวนพีชคณิตน้อยกว่าได้ วิธีการของ Lazard –Rioboo– Tragerสร้างนิพจน์ที่มีจำนวนจำนวนพีชคณิตน้อยที่สุด โดยไม่ต้องคำนวณด้วยจำนวนพีชคณิตใดๆ

อนุญาต เอส1()เอส2()2เอสเค()เค=เรส(คิว(x)พี(x),คิว(x)){\displaystyle S_{1}(r)S_{2}(r)^{2}\cdots S_{k}(r)^{k}=\operatorname {res} _{r}(rQ'(x)-P(x),Q(x))} เป็นการแยกตัวประกอบแบบไร้ตัวประกอบกำลังสองของผลลัพธ์ที่ปรากฏทางด้านขวา เทรเกอร์พิสูจน์แล้วว่าอนุพันธ์ผกผันคือ พี(x)คิว(x)x=ฉัน=1เคเอสฉัน(α)=0αบันทึก(ทีฉัน(α,x)),{\displaystyle \int {\frac {P(x)}{Q(x)}}dx=\sum _{i=1}^{k}\sum _{S_{i}(\alpha )=0}\alpha \log(T_{i}(\alpha ,x)),} โดยที่ผลรวมภายในจะวนไปตามรากของเอสฉัน{\displaystyle S_{i}}(ถ้าเอสฉัน=1{\displaystyle S_{i}=1}ผลรวมเป็นศูนย์ เนื่องจากเป็นผลรวมว่างเปล่า ) และทีฉัน(,x){\displaystyle T_{i}(r,x)}เป็นพหุนามดีกรีiในxผลงานของลาซาร์ด-ริโอบูคือการพิสูจน์ว่าทีฉัน(,x){\displaystyle T_{i}(r,x)}คือผลลัพธ์ย่อยของดีกรีiของคิว(x)พี(x){\displaystyle rQ'(x)-P(x)}และคิว(x).{\displaystyle Q(x).}ดังนั้นจึงได้มาโดยไม่ต้องเสียค่าใช้จ่ายใดๆ หากคำนวณผลลัพธ์โดยใช้ลำดับเศษเหลือเทียมของผลลัพธ์ย่อย

พีชคณิตคอมพิวเตอร์

แอปพลิเคชันก่อนหน้านี้ทั้งหมด และแอปพลิเคชันอื่นๆ อีกมากมาย แสดงให้เห็นว่าผลลัพธ์เป็นเครื่องมือพื้นฐานในพีชคณิตคอมพิวเตอร์อันที่จริงระบบพีชคณิตคอมพิวเตอร์ ส่วนใหญ่ มีการนำการคำนวณผลลัพธ์มาใช้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ผลลัพธ์ที่เป็นเนื้อเดียวกัน

ผลลัพธ์ยังถูกกำหนดไว้สำหรับพหุนามเอกพันธุ์ สองตัว ในตัวแปรสองตัวด้วย กำหนดให้พหุนามเอกพันธุ์สองตัวP ( x , y )และQ ( x , y )ที่มีดีกรีรวมpและqตามลำดับ ผลลัพธ์เอกพันธุ์ของพหุนามทั้งสองนี้คือดีเทอร์มิแนนต์ของเมทริกซ์บนฐานเอกนามของแผนที่เชิงเส้น(เอ,บี)เอพี+บีคิว,{\displaystyle (A,B)\mapsto AP+BQ,} โดยที่Aครอบคลุมพหุนามเอกพันธุ์ทวิภาคดีกรีq − 1และBครอบคลุมพหุนามเอกพันธุ์ดีกรีp − 1กล่าวอีกนัยหนึ่ง ผลลัพธ์เอกพันธุ์ของPและQคือผลลัพธ์ของ P ( x , 1)และQ ( x , 1)เมื่อพิจารณาว่าเป็นพหุนามดีกรีpและq (ดีกรีในxอาจต่ำกว่าดีกรีรวม) เรส(พี(x,y),คิว(x,y))=เรสพี,q(พี(x,1),คิว(x,1)).{\displaystyle \operatorname {Res} (P(x,y),Q(x,y))=\operatorname {res} _{p,q}(P(x,1),Q(x,1)).} (การใช้ตัวพิมพ์ใหญ่สำหรับ "Res" ในที่นี้ใช้เพื่อแยกความแตกต่างระหว่างผลลัพธ์ทั้งสอง แม้ว่าจะไม่มีกฎมาตรฐานสำหรับการใช้ตัวพิมพ์ใหญ่ของคำย่อก็ตาม)

ผลลัพธ์เอกพันธุ์มีคุณสมบัติพื้นฐานเหมือนกับผลลัพธ์ปกติ โดยมีข้อแตกต่างที่สำคัญสองประการคือ แทนที่จะพิจารณารากพหุนาม เราจะพิจารณาศูนย์ในเส้นเชิงโปรเจ กทีฟ และดีกรีของพหุนามอาจไม่เปลี่ยนแปลงภายใต้โฮโมมอร์ฟิซึมของริงนั่นคือ:

  • ผลลัพธ์ของพหุนามเอกพันธุ์สองตัวบนโดเมนอินทิกรัลจะเป็นศูนย์ก็ต่อเมื่อพหุนามทั้งสองนั้นมีศูนย์ร่วมที่ไม่เป็นศูนย์บนฟิลด์ปิดเชิงพีชคณิตซึ่งประกอบด้วยสัมประสิทธิ์ของพหุนามทั้งสองนั้น
  • ถ้าPและQเป็นพหุนามเอกพันธุ์สองตัวแปรสองตัวที่มีสัมประสิทธิ์อยู่ในวงแหวนสลับที่Rและφ:อาร์เอส{\displaystyle \varphi \colon R\to S}โฮ โมมอร์ฟิซึม ของวงแหวน จาก Rไปยังวงแหวนสลับที่S อีกวงหนึ่ง จากนั้นขยายφ{\displaystyle \varphi }สำหรับพหุนามเหนือRนั้น พหุนามหนึ่งมีเรส(φ(พี),φ(คิว))=φ(เรส(พี,คิว)).{\displaystyle \operatorname {Res} (\varphi (P),\varphi (Q))=\varphi (\operatorname {Res} (P,Q)).}
  • 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 (n+1n1)=(n+1)!(n1)!!{\displaystyle {\binom {n+d-1}{n-1}}={\frac {(n+d-1)!}{(n-1)!\,d!}}} สัมประสิทธิ์; กล่าวได้ว่าเป็นแบบทั่วไปหากสัมประสิทธิ์เหล่านี้เป็นตัวแปรที่ไม่แน่นอนที่แตกต่างกัน

อนุญาตพี1,,พีn{\displaystyle P_{1},\ldots ,P_{n}}เป็น พหุนามเอกพันธุ์ทั่วไป nตัวใน ตัวแปร n ตัว ซึ่งแต่ละตัวมี ดีกรีต่างกัน1,,n.{\displaystyle d_{1},\dots ,d_{n}.}โดยรวมแล้ว พวกเขามีส่วนเกี่ยวข้อง ฉัน=1n(n+ฉัน1n1){\displaystyle \sum _{i=1}^{n}{\binom {n+d_{i}-1}{n-1}}} สัมประสิทธิ์ที่ไม่กำหนดค่า ให้Cเป็นวงแหวนพหุนามเหนือจำนวนเต็ม ในสัมประสิทธิ์ที่ไม่กำหนดค่าเหล่านี้ทั้งหมด พหุนามพี1,,พีn{\displaystyle P_{1},\ldots ,P_{n}}จึงเป็นของซี[x1,,xn],{\displaystyle C[x_{1},\ldots ,x_{n}],}และผลลัพธ์ (ซึ่งยังไม่ได้กำหนด) นั้นเป็นของC

ระดับแมคออลีย์คือจำนวนเต็มดี=1++nn+1,{\displaystyle D=d_{1}+\cdots +d_{n}-n+1,}ซึ่งเป็นพื้นฐานในทฤษฎีของแมคออลีย์ ในการกำหนดผลลัพธ์นั้น จะพิจารณาเมทริกซ์แมคออลีย์ซึ่งเป็นเมทริกซ์บนฐานเอกนามของแผนที่เชิงเส้น C(คิว1,,คิวn)คิว1พี1++คิวnพีn,{\displaystyle (Q_{1},\ldots ,Q_{n})\mapsto Q_{1}P_{1}+\cdots +Q_{n}P_{n},} ซึ่งแต่ละคิวฉัน{\displaystyle Q_{i}}วิ่งผ่านพหุนามเอกพันธุ์ดีกรีดีฉัน,{\displaystyle D-d_{i},}และโคโดเมนคือC- โมดูลของพหุ นามเอกพันธุ์ดีกรีD

ถ้าn = 2เมทริกซ์ Macaulay คือเมทริกซ์ Sylvester และเป็นเมทริกซ์จัตุรัสแต่สิ่งนี้จะไม่เป็นจริงอีกต่อไปสำหรับn > 2ดังนั้น แทนที่จะพิจารณาดีเทอร์มิแนนต์ เราจะพิจารณาไมเนอร์ สูงสุดทั้งหมด นั่นคือดีเทอร์มิแนนต์ของเมทริกซ์ย่อยจัตุรัสที่มีจำนวนแถวเท่ากับเมทริกซ์ Macaulay Macaulay พิสูจน์แล้วว่าC -ideal ที่สร้างขึ้นโดยไมเนอร์หลักเหล่านี้เป็นไอเดียลหลักซึ่งสร้างขึ้นโดยตัวหารร่วมมากของไมเนอร์เหล่านี้ เนื่องจากเรากำลังทำงานกับพหุนามที่มีสัมประสิทธิ์เป็นจำนวนเต็ม ตัวหารร่วมมากนี้จึงถูกกำหนดขึ้นโดยไม่รวมเครื่องหมายผลลัพธ์ Macaulay ทั่วไปคือตัวหารร่วมมากซึ่งกลายเป็น1เมื่อสำหรับแต่ละiแทนที่สัมประสิทธิ์ทั้งหมดของด้วยศูนย์พีฉัน,{\displaystyle P_{i},}ยกเว้นสัมประสิทธิ์ของxฉันฉัน,{\displaystyle x_{i}^{d_{i}},}ซึ่งใช้แทนกันได้

คุณสมบัติของผลลัพธ์แมคออลีย์ทั่วไป

  • ผลลัพธ์ทั่วไปของ Macaulay คือพหุนามที่ไม่สามารถแยกตัวประกอบได้
  • มันมีความสม่ำเสมอในระดับบี/ฉัน{\displaystyle B/d_{i}}ในสัมประสิทธิ์ของพีฉัน,{\displaystyle P_{i},}ที่ไหนบี=1n{\displaystyle B=d_{1}\cdots d_{n}}กำลังมุ่งหน้าไปยัง เบซู ต์
  • ผลิตภัณฑ์ที่มีผลลัพธ์ของเอกนามทุกตัวที่มีดีกรีDในx1,,xn{\displaystyle x_{1},\dots ,x_{n}}เป็นส่วนหนึ่งของอุดมคติของซี[x1,,xn]{\displaystyle C[x_{1},\dots ,x_{n}]}สร้างโดยพี1,,พีn.{\displaystyle P_{1},\dots ,P_{n}.}

ผลลัพธ์ของพหุนามเหนือฟิลด์

ต่อจากนี้ไป เราจะถือว่าพหุนามเอกพันธุ์พี1,,พีn{\displaystyle P_{1},\ldots ,P_{n}}ของปริญญา1,,n{\displaystyle d_{1},\ldots ,d_{n}}มีสัมประสิทธิ์อยู่ในฟิลด์kนั่นคือ พวกมันเป็นของฟิลด์นั้นเค[x1,,xn].{\displaystyle k[x_{1},\dots ,x_{n}].}ผลลัพธ์ของพวกมันถูกกำหนดให้เป็นองค์ประกอบของkที่ได้จากการแทนที่สัมประสิทธิ์ที่ไม่กำหนดในผลลัพธ์ทั่วไปด้วยสัมประสิทธิ์จริงของพีฉัน.{\displaystyle P_{i}.}

คุณสมบัติหลักของผลลัพธ์คือจะเป็นศูนย์ก็ต่อเมื่อพี1,,พีn{\displaystyle P_{1},\ldots ,P_{n}}มีศูนย์ร่วมที่ไม่เป็นศูนย์ในส่วนขยายที่ปิดทางพีชคณิตของk

ส่วน "เฉพาะเมื่อ" ในทฤษฎีบทนี้เป็นผลมาจากคุณสมบัติสุดท้ายของย่อหน้าก่อนหน้า และเป็นรูปแบบที่มีประสิทธิภาพของทฤษฎีบท Nullstellensatzแบบโปรเจคทีฟ: ถ้าผลลัพธ์ไม่เป็นศูนย์ แล้ว x1,,xnดีพี1,,พีn,{\displaystyle \langle x_{1},\ldots ,x_{n}\rangle ^{D}\subseteq \langle P_{1},\ldots ,P_{n}\rangle ,} ที่ไหนดี=1++nn+1{\displaystyle D=d_{1}+\cdots +d_{n}-n+1}คือปริญญาแมคคอลีย์ และx1,,xn{\displaystyle \langle x_{1},\ldots ,x_{n}\rangle }เป็นอุดมคติเอกพันธุ์สูงสุด ซึ่งหมายความว่าพี1,,พีn{\displaystyle P_{1},\ldots ,P_{n}}ไม่มีศูนย์ร่วมอื่นใดนอกจากศูนย์ร่วมเฉพาะตัว(0, ..., 0)ของx1,,xn.{\displaystyle x_{1},\ldots ,x_{n}.}

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 ซึ่งทำให้มีความซับซ้อนในการคำนวณโอ(n),{\displaystyle d^{O(n)},}โดยที่dคือดีกรีสูงสุดของพหุนามอินพุต

อีกกรณีหนึ่งที่การคำนวณผลลัพธ์อาจให้ข้อมูลที่เป็นประโยชน์คือ เมื่อสัมประสิทธิ์ของพหุนามอินพุตเป็นพหุนามในตัวแปรไม่แน่นอนจำนวนน้อย ซึ่งมักเรียกว่าพารามิเตอร์ ในกรณีนี้ ผลลัพธ์ หากไม่เป็นศูนย์ จะกำหนดพื้นผิวในปริภูมิพารามิเตอร์จุดหนึ่งจะอยู่บนพื้นผิวนี้ก็ต่อเมื่อมีค่าของ อยู่x1,,xn{\displaystyle x_{1},\ldots ,x_{n}}ซึ่งเมื่อรวมกับพิกัดของจุดแล้ว จะเป็นศูนย์ของพหุนามอินพุต กล่าวอีกนัยหนึ่ง ผลลัพธ์ที่ได้คือผลลัพธ์ของการ " กำจัด " ของx1,,xn{\displaystyle x_{1},\ldots ,x_{n}}จากพหุนามอินพุต

ผลลัพธ์U

ผลลัพธ์ของแมคออลีย์ (Macaulay's resultant) เป็นวิธีการที่แมคออลีย์เรียกว่า " ผลลัพธ์ ยู " (U-resultant) สำหรับแก้ระบบสมการพหุนาม

กำหนดให้พหุนามเอกพันธุ์จำนวนn − 1 ตัวพี1,,พีn1,{\displaystyle P_{1},\ldots ,P_{n-1},}ของปริญญา1,,n1,{\displaystyle d_{1},\ldots ,d_{n-1},}ใน ตัวแปรไม่แน่นอนn ตัวx1,,xn,{\displaystyle x_{1},\ldots ,x_{n},}บนฟิลด์kผลลัพธ์Uของพวกมันคือผลลัพธ์ของ พหุนาม nตัวพี1,,พีn1,พีn,{\displaystyle P_{1},\ldots ,P_{n-1},P_{n},}ที่ไหน พีn=คุณ1x1++คุณnxn{\displaystyle P_{n}=u_{1}x_{1}+\cdots +u_{n}x_{n}}เป็น รูปแบบเชิงเส้น ทั่วไปที่มีสัมประสิทธิ์เป็นตัวแปรที่ไม่กำหนดใหม่คุณ1,,คุณn.{\displaystyle u_{1},\ldots ,u_{n}.}สัญกรณ์คุณฉัน{\displaystyle u_{i}}หรือยูฉัน{\displaystyle U_{i}}สำหรับสัมประสิทธิ์ทั่วไปเหล่านี้ ถือเป็นแบบดั้งเดิม และเป็นที่มาของคำว่าU -resultant

ผลลัพธ์Uคือพหุนามเอกพันธุ์ในเค[คุณ1,,คุณn].{\displaystyle k[u_{1},\ldots ,u_{n}].}จะเป็นศูนย์ก็ต่อเมื่อศูนย์ร่วมของพี1,,พีn1{\displaystyle P_{1},\ldots ,P_{n-1}}สร้างเซตพีชคณิตเชิงโปร เจกที ฟที่มีมิติ เป็นบวก (นั่นคือ มีศูนย์เชิงโปรเจกทีฟจำนวนอนันต์เหนือส่วน ขยายปิดเชิงพีชคณิตของk ) ถ้าผลลัพธ์ของUไม่เป็นศูนย์ ระดับของมันคือขอบเขตของเบซูต์1n1.{\displaystyle d_{1}\cdots d_{n-1}.} ผลลัพธ์Uสามารถแยกตัวประกอบได้บนส่วนขยายปิดเชิงพีชคณิตของkออกเป็นผลคูณของรูปแบบเชิงเส้น ถ้าα1คุณ1++αnคุณn{\displaystyle \alpha _{1}u_{1}+\ldots +\alpha _{n}u_{n}}ถ้าเป็นปัจจัยเชิงเส้นแบบนั้นแล้วα1,,αn{\displaystyle \alpha _{1},\ldots ,\alpha _{n}}คือพิกัดเอกพันธุ์ของศูนย์ร่วมของพี1,,พีn1.{\displaystyle P_{1},\ldots ,P_{n-1}.}นอกจากนี้ ศูนย์ร่วมทุกตัวสามารถได้มาจากตัวประกอบเชิงเส้นตัวใดตัวหนึ่งเหล่านี้ และความซ้ำซ้อนในฐานะตัวประกอบจะเท่ากับความซ้ำซ้อนของจุดตัดของพีฉัน{\displaystyle P_{i}}ณ จุดศูนย์นี้ กล่าวอีกนัยหนึ่ง ผลลัพธ์ Uให้ทฤษฎีบทของเบซูต์ใน รูปแบบที่ชัดเจนโดยสมบูรณ์

ขยายไปสู่พหุนามและการคำนวณเพิ่มเติม

ผลลัพธ์Uตามที่ Macaulay นิยามไว้ กำหนดให้จำนวนพหุนามเอกพันธุ์ในระบบสมการต้องมีค่าเท่ากับ n1{\displaystyle n-1}, ที่ไหน n{\displaystyle n}คือจำนวนตัวแปรที่ไม่กำหนด ในปี 1981 แดเนียล ลาซาร์ดได้ขยายแนวคิดนี้ไปยังกรณีที่จำนวนพหุนามอาจแตกต่างจากn1{\displaystyle n-1}และผลลัพธ์ของการคำนวณสามารถดำเนินการได้โดยใช้ กระบวนการ กำจัดแบบเกาส์เซียน เฉพาะ ทาง ตามด้วยการคำนวณดีเทอร์มิแนนต์เชิง สัญลักษณ์

อนุญาตพี1,,พีเค{\displaystyle P_{1},\ldots ,P_{k}}เป็นพหุนามเอกพันธุ์ในx1,,xn,{\displaystyle x_{1},\ldots ,x_{n},}ของปริญญา1,,เค,{\displaystyle d_{1},\ldots ,d_{k},}บนฟิลด์kโดยไม่เสียความเป็นทั่วไป เราอาจสมมติว่า12เค.{\displaystyle d_{1}\geq d_{2}\geq \cdots \geq d_{k}.}การตั้งค่าฉัน=1{\displaystyle d_{i}=1}สำหรับi > kขอบเขตของ Macaulay คือดี=1++nn+1.{\displaystyle D=d_{1}+\cdots +d_{n}-n+1.}

อนุญาตคุณ1,,คุณn{\displaystyle u_{1},\ldots ,u_{n}}เป็นตัวแปรที่ไม่แน่นอนใหม่และกำหนดนิยามพีเค+1=คุณ1x1++คุณnxn.{\displaystyle P_{k+1}=u_{1}x_{1}+\cdots +u_{n}x_{n}.}ในกรณีนี้ เมทริกซ์ Macaulay ถูกกำหนดให้เป็นเมทริกซ์บนพื้นฐานของเอกนามในx1,,xn,{\displaystyle x_{1},\ldots ,x_{n},}ของแผนที่เชิงเส้น (คิว1,,คิวเค+1)พี1คิว1++พีเค+1คิวเค+1,{\displaystyle (Q_{1},\ldots ,Q_{k+1})\mapsto P_{1}Q_{1}+\cdots +P_{k+1}Q_{k+1},} โดยที่สำหรับแต่ละiคิวฉัน{\displaystyle Q_{i}}วิ่งบนปริภูมิเชิงเส้นที่ประกอบด้วยศูนย์และพหุนามเอกพันธุ์ดีกรีดีฉัน{\displaystyle D-d_{i}}.

เมื่อลดเมทริกซ์ Macaulay โดยใช้การกำจัดแบบ Gaussian รูปแบบ หนึ่ง จะได้เมทริกซ์จัตุรัสของรูปแบบเชิงเส้นในคุณ1,,คุณn.{\displaystyle u_{1},\ldots ,u_{n}.}ดีเทอร์มิแนนต์ของเมทริกซ์นี้คือU -resultant เช่นเดียวกับ U -resultant เดิม ดีเทอร์มิแนนต์ นี้จะเป็นศูนย์ก็ต่อเมื่อพี1,,พีเค{\displaystyle P_{1},\ldots ,P_{k}}มีศูนย์เชิงโปรเจกทีฟร่วมกันเป็นจำนวนอนันต์ (นั่นคือ ถ้าเซตพีชคณิตเชิงโปรเจกทีฟที่กำหนดโดยพี1,,พีเค{\displaystyle P_{1},\ldots ,P_{k}}มีจุดจำนวนอนันต์เหนือส่วนปิดเชิงพีชคณิตของk ) เช่นเดียวกับ ผลลัพธ์ U ดั้งเดิม เมื่อ ผลลัพธ์ U นี้ ไม่เป็นศูนย์ มันจะแยกตัวประกอบเป็นตัวประกอบเชิงเส้นเหนือส่วนขยายปิดเชิงพีชคณิตใดๆ ของkสัมประสิทธิ์ของตัวประกอบเชิงเส้นเหล่านี้คือพิกัดเอกพันธุ์ของศูนย์ร่วมของพี1,,พีเค,{\displaystyle P_{1},\ldots ,P_{k},}และจำนวนของศูนย์ร่วมจะเท่ากับจำนวนของตัวประกอบเชิงเส้นที่สอดคล้องกัน

จำนวนแถวของเมทริกซ์ Macaulay น้อยกว่า(อี)n,{\displaystyle (ed)^{n},}โดยที่e ~ 2.7182คือค่าคงที่ทางคณิตศาสตร์ ตามปกติ และdคือค่าเฉลี่ยเลขคณิตของระดับขั้นของพีฉัน.{\displaystyle P_{i}.}ดังนั้น จึงสามารถหาคำตอบทั้งหมดของระบบสมการพหุนามที่มีศูนย์เชิงโปรเจกทีฟจำนวนจำกัดได้ภายในเวลาที่ กำหนดโอ(n).{\displaystyle d^{O(n)}.}แม้ว่าขอบเขตนี้จะกว้าง แต่ก็เกือบจะเหมาะสมที่สุดในแง่ต่อไปนี้: หากระดับอินพุตทั้งหมดเท่ากัน ความซับซ้อนของเวลาของกระบวนการจะเป็นพหุนามตามจำนวนคำตอบที่คาดหวัง ( ทฤษฎีบทของเบซูต์ ) การคำนวณนี้อาจทำได้จริงเมื่อ n , kและdไม่มากนัก

ดูเพิ่มเติม

หมายเหตุ

  1. โปรดทราบว่าหาก Dไม่ใช่ UFD อาจมีพหุนามอยู่ด้วยเอ{\displaystyle A},บี{\displaystyle B}กับเรส(เอ,บี)=0{\displaystyle \operatorname {res} (A,B)=0}แต่ไม่มีตัวประกอบร่วมที่มีดีกรีเป็นบวกในDตัวอย่างหนึ่งใน[5]{\displaystyle \mathbf {Z} \left[{\sqrt {-5}}\right]}เป็นเอ=2x(1+ฉัน5){\displaystyle A=2x-(1+i{\sqrt {5}})},บี=(1+ฉัน5)x(2+ฉัน5){\displaystyle B=(1+i{\sqrt {5}})x-(-2+i{\sqrt {5}})}โดยมีรากศัพท์ร่วมกันคือ(1+ฉัน5)/2{\displaystyle (1+i{\sqrt {5}})/2}แต่ไม่มีตัวประกอบร่วม ≠ 1,-1

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ ผลลัพธ์

ใน ทางคณิตศาสตร์ ผลลัพธ์ของ พหุนาม สองตัว คือ พหุนามแสดงสัมประสิทธิ์ ของพหุนามทั้ง สอง ตัวซึ่งมีค่าเท่ากับศูนย์ ก็ต่อเมื่อ พหุนามทั้งสองมี ราก ร่วมกัน (อาจอยู่ใน ส่วนขยายของฟิลด์...

สัญกรณ์

ผลลัพธ์ของพหุนามเอกตัวแปรสองตัว A และ B มักจะใช้สัญลักษณ์ แทนด้วย เรส ⁡ ( เอ , บี ) {\displaystyle \operatorname {res} (A,B)} หรือ เรส ⁡ ( เอ , บี ) . {\displaystyle \operatorname {Res} (A,B).}

คำนิยาม

ผลลัพธ์ของพหุนามเอกตัวแปรสอง ตัว บน ฟิลด์ หรือ บน วงแหวนสลับที่ มักถูกนิยามว่าเป็น ดีเทอร์มิแนนต์ ของ เมทริกซ์ซิลเวสเตอร์ ของพหุนามทั้งสองนั้น กล่าวให้แม่นยำยิ่งขึ้น ให้ เอ = เอ 0 x ง + เอ 1 x ง − 1 + ⋯ + เอ ง {\displaystyle A=a_{0}x^{d}+a_{1}x^{d-1}+\cdots...

คุณสมบัติ

ในส่วนนี้และส่วนย่อยต่างๆ A และ B เป็นพหุนามสองตัวใน ตัวแปร x ที่มีดีกรี d และ e ตามลำดับ และผลลัพธ์ของพหุนามทั้งสองนี้จะใช้สัญลักษณ์ แทน เรส ⁡ ( เอ , บี ) . {\displaystyle \operatorname {res} (A,B).}