Polinom
Funkcija | |||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
x↦f (x) | |||||||||||||||||||||||||||||||||
Primeri podomeniinkodomeni | |||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
Razredi/lastnosti | |||||||||||||||||||||||||||||||||
Konstantna·Identiteta·Linearna·Polinom·Racionalna·Algebraična·Analitična·Gladka·Zvezna·Merna·Injektivna·Surjektivna·Bijektivna | |||||||||||||||||||||||||||||||||
Konstrukcije | |||||||||||||||||||||||||||||||||
Restrikcija·Kompozitum·λ·Inverzna | |||||||||||||||||||||||||||||||||
Posplošitve | |||||||||||||||||||||||||||||||||
Parcialna·Z več vrednostmi·Implicitna | |||||||||||||||||||||||||||||||||
Polinóm,mnogočlénikaliveččlenikstopnjen,jelinearna kombinacijapotencz nenegativnimicelimieksponenti.
Splošno
[uredi|uredi kodo]Splošni zapis polinoma
ali krajše
kjer so koeficienti
poljubnarealna številaali kompleksna števila. Polinome uvrščamo med celeracionalnefunkcije.Preprosti polinomi so realne funkcije ene realne spremenljivke:
Osnovni parametri polinoma so:
- stopnja polinomast(p) = n
- vodilni koeficientan
- prosti člena0.
Glede stopnje polinoma ločimo
- polinomničtestopnje (n = 0) ali konstantni polinom
- polinom prve stopnje (n = 1) ali linearni polinom
- polinom druge stopnje (n = 2) ali kvadratni polinom
- polinom tretje stopnje (n = 3) ali kubični polinom
Grafpolinoma je nepretrgana ravninska polinomskakrivuljan-te stopnje:
Enakost polinomov
[uredi|uredi kodo]Polinoma
in
sta med seboj enaka, če se ujemata v stopnji (n = m) in v vseh koeficientih (za vsak k ≤ n velja ak= bk).
Računske operacije nad polinomi
[uredi|uredi kodo]Nad polinomi lahko izvajamo naslednje računske operacije:
- množenjepolinomov s konstanto
- seštevanjepolinomov
- odštevanjepolinomov
- množenjepolinomov
- deljenjepolinomov
- potenciranjepolinomov.
Za računske operacije, ki jih izvajamo nad polinomi veljajo enaki računski zakoni kot za računanje s celimi števili.
Množenje polinoma s konstanto
[uredi|uredi kodo]Pri množenju polinoma s konstanto množimo vse njegove člene s to konstanto:
Seštevanje polinomov
[uredi|uredi kodo]Seštevanje dveh ali več polinomov izvajamo tako, da seštevamo med seboj člene z enakimi potencami. Stopnja vsote je manjša ali kvečjemu enaka najvišji stopnji izmed vseh polinomov v vsoti.
Odštevanje polinomov
[uredi|uredi kodo]Odštevanje polinomov je nasprotna računska operacija seštevanju, zato za odštevanje polinomov veljajo enaka pravila kot za seštevanje:
Množenje polinomov
[uredi|uredi kodo]Polinome med seboj množimo po distributivnostnem pravilu ali pravilu o razčlenjevanju.
Velja naslednje: Vodilni koeficient produkta dveh ali več polinomov je enak produktu vodilnih koeficientov posameznih polinomov. Prosti člen produkta dveh ali več polinomov je prav tako enak produktu prostih členov posameznih polinomov.Stopnjaprodukta dveh ali več polinomov je enaka vsoti stopenj posameznih polinomov.
Deljenje polinomov
[uredi|uredi kodo]Pri deljenju polinomov se oprimemoosnovnega izreka odeljenju,ki pravi: Za poljubna polinomapstopnjeninqstopnjem,kjer veljan > m,obstajata natanko določena polinomakinr,tako da velja
Polinomkimenujemokoličnik(stopnjen - m), polinomrpaostanek(stopnje0 ≤ st(r) < m).
Deljenje polinomaps polinomom (x−a)
[uredi|uredi kodo]Posebej zanimiv primer deljenja je deljenje polinomapz linearnim polinomom oblike (x−a). Ker je stopnja ostanka vedno manjša od stopnje delitelja, mora biti ostanek pri takem deljenju stopnje 0 - ostanek je torej konstanten polinom (število):
Če v zgornjo enakost vstavimo vrednostx=a,se izkaže, da je vrednostp(a) ravno enaka zgoraj omenjenemu ostanku. Torej velja pomembna zakonitost:
Ostanek pri deljenju polinomaps polinomom (x−a) je vedno enak kot vrednost polinomapv točkia.
Če je številoaničlapolinomap,je ostanek seveda enak 0 in to pomeni, da lahko polinom zapišemo v obliki produkta dveh faktorjev:
Razcep polinomov
[uredi|uredi kodo]Če poznamo vse ničle, lahko polinom stopnjenzapišemo v razcepljeni (ničelni) obliki:
ŠteviloAje vodilni koeficient polinoma, številaa1,a2,...,anpa so ničle.
Pri tem se lahko upravičeno vprašamo, ali polinom sploh ima ničle. Obstoj ničel zagotavljaosnovni izrek algebre(imenovan tudi Gaussov izrek). Žal pa ne obstaja noben splošni postopek, s katerim bi lahko izračunali vse ničle katerega koli polinoma. Pri iskanju ničel si zato pomagamo z različnimi postopki, med katerimi so najpomembnejši:
- pravila zarazcepljanjeveččlenikov,
- Hornerjev algoritem,
- numerične metode,npr.metoda bisekcije.
Viètove formule polinoma
[uredi|uredi kodo]Naj bo
polinom stopnje,koeficienti polinoma inZoznačimo (ne nujno različne) ničle polinoma.Potem med ničlami polinomain njegovimi koeficienti obstajajo relacije, ki jih imenujemoVietove formule polinoma.Imenujejo se po francoskem matematikuFrançoisu Vièteu.
Glasijo se takole:
Zgledi
[uredi|uredi kodo]Polinom stopnje 2
[uredi|uredi kodo]Polinom stopnje 2, ali bolj pogostokvadratna funkcijaje polinom oblike
Viètovi formuli za kvadratno funkcijo z ničlamainvečina že pozna iz osnovne ali srednje šole. Glasijo se takole:
Polinom stopnje 3
[uredi|uredi kodo]Splošna oblika polinoma 3. stopnje je
Viètove formule za polinom stopnje 3 z ničlamiinse glasijo:
Oglejmo si lahek zgled uporave Viètovih formul:
Naloga:Polinomnaj bopodan zzinpa označimo njegove ničle. Ne da bi izračunal ničle polinomaizračunaj vrednost izraza
Rešitev:Izrazje enakV njem opazimo Viètove formule za polinom,ki soin.Vidimo, da se produkt ničel ne ponavlja v našem izrazu, zato uporabimo samo prvi dve in dobimo
Opomba: Če bi poskušali izračunati ničle zgoraj podanega polinomabi se zelo namučili.Osnovni izrek algebrenam zagotavlja obstoj treh kompleksnih ničel, ne vemo pa kako se jih izračuna. Ena izmed metod soCardanove formule,ki so zelo računsko zahtevne. S kakšnim spletnim programom za simbolno računanjem lahko pokažemo, da so ničle polinoma:
Opazimo, da nam Viètove formule dajo zelo lepo povezavo med ničlami in koeficienti polinoma. Pomislimo sedaj, kako bi preverili, da jeres enako,če ne bi poznali formul in bi se računanja lotili z izračunanimi ničlami.
Glej tudi