柯斯特利金 代數(shù)A1 每一個(gè)真分式都可以唯一表成最簡(jiǎn)分式之和的細(xì)節(jié)補(bǔ)充 P175定理3
剛看到這里時(shí)有很多困惑,現(xiàn)在想清楚了,幫助同樣有困惑的朋友。
首先,步驟一,二,三都用到了首一多項(xiàng)式,這是因?yàn)樵诓襟E二中需要這樣的一個(gè)結(jié)論來(lái)保證分解的唯一性:即每個(gè)首一多項(xiàng)式都能被唯一的分解為首一多項(xiàng)式的乘積,證明如下:
先證明它的存在性:
記這個(gè)首一多項(xiàng)式為f,條件中這個(gè)多項(xiàng)式環(huán)在域P上,所以它是唯一因子分解環(huán),固對(duì)f有形如up1p2...pn的分解,u為可逆元,p1...pn為素多項(xiàng)式。
如果p1....pn都首一,則u=1,因?yàn)樗鼈兊某朔ef首一。若p1....pn中有不首一的素多項(xiàng)式,設(shè)為g1,設(shè)g1的首系數(shù)為x1,因?yàn)閤1的逆和x1相乘為1,所以可以將x1的逆與g1結(jié)合使之首系數(shù)為1,將x1與u結(jié)合(確保等式仍然成立),對(duì)所有不首一的素元都這樣做,我們就得到了一組首一的素元分解wq1q2.....qn,其中q1q2....qn都首一,而它們的乘積f也首一,固w只能為1。
再證明它的唯一性:
如果還有另一組首一的素元分解p11p22...pnn,適當(dāng)排序,可以使得p11=u1p1,p22=u2p2。u1,u2是可逆元。(這是唯一因子分解環(huán)的定義)因?yàn)閜ii和pi都首一,固ui的選取只能是1,否則首系數(shù)就不為1了,所以這種分解是唯一的。
于是,步驟一,二,三就分別確保了最簡(jiǎn)分式分解的唯一性。
接著書(shū)上的證明給出了以下結(jié)論(以下符號(hào)不再繼承上面證明代表的含義):分母g首一的真分式可唯一地表示成p為首一多項(xiàng)式的最簡(jiǎn)分式
之和,需要注意到這個(gè)結(jié)論還沒(méi)有推廣到它們的等價(jià)分式【
】和【
】上。
接下來(lái)來(lái)說(shuō)明這個(gè)結(jié)論和“任何真分式【】可唯一表示成最簡(jiǎn)分式【
】之和”是等價(jià)的。
定理一:設(shè)是g首一的真分式,那么在【
】也就是? ? ?
,a屬于域P??? 中只存在唯一的分母首一的等價(jià)分式,即
本身(ag必須首一,g首一,固a=1)。
情況一:若存在另外一組分母p全為首一的最簡(jiǎn)分式,它們的和等于
,則a=1,(因?yàn)?img type="latex" class="latex" src="http://api.bilibili.com/x/web-frontend/mathjax/tex?formula=%5Cfrac%7Bq%7D%7Bp%5En%20%7D%20" alt="%5Cfrac%7Bq%7D%7Bp%5En%20%7D%20">之和的分母首一,用定理一)固它就是? ?
,g首一? 的唯一最簡(jiǎn)分式分解。
情況二:若存在一組分母p不全為首一的最簡(jiǎn)分式分解,設(shè)其中一個(gè)分母p不首一的最簡(jiǎn)分式為,p的首項(xiàng)系數(shù)為x,則它的一個(gè)等價(jià)分式
是一個(gè)分母首一的最簡(jiǎn)分式。我們對(duì)所有分母p不首一的最簡(jiǎn)分式都這樣做,最后會(huì)得到分母p都是全首一的最簡(jiǎn)分式之和,它們相加起來(lái)等于
,根據(jù)定理一,有a=1,固我們得到了? ?
,g首一??的唯一最簡(jiǎn)分式分解,根據(jù)我們的構(gòu)造方法,這組分母p不全為首一的最簡(jiǎn)分式就是這個(gè)唯一分解的最簡(jiǎn)分式的等價(jià)分式,(相反地,對(duì)應(yīng)的分子分母各乘上x(chóng)的n次方即可)這樣就完成了證明。