添加slug,改版文章目录命名结构,添加了一个实用的新建文章Shell脚本。
This commit is contained in:
@@ -0,0 +1,127 @@
|
||||
+++
|
||||
date = '2025-12-29T16:26:09+08:00'
|
||||
draft = false
|
||||
title = '6 – 数院人的一天'
|
||||
tags = ['高等代数']
|
||||
categories = 'math'
|
||||
description = '高等代数I备考。'
|
||||
+++
|
||||
详见王立中老师于2025年12月11日上午8:00–10:10的高等代数I课堂。
|
||||
## 关于“零化矩阵”
|
||||
给定域$F[x]$,设该域上首项系数为1的多项式:$$
|
||||
f(x)=x^n+a_{n-1}x^{n-1}+\cdots+a_0
|
||||
$$
|
||||
设n×n矩阵:$$
|
||||
\mathbf{A}=
|
||||
\begin{pmatrix}
|
||||
0&0&\cdots&0&-a_0\\
|
||||
1&0&\cdots&0&-a_1\\
|
||||
0&1&\cdots&0&-a_2\\
|
||||
\vdots&\vdots&\ddots&\vdots&\vdots\\
|
||||
0&0&\cdots&1&-a_{n-1}
|
||||
\end{pmatrix}
|
||||
$$
|
||||
且记$\mathbf{A}^0=\mathbf{E}_{n\times n}$,
|
||||
|
||||
设一系列n×1矩阵:(其中$\alpha_i$为从上往下第i个位置为1,其他位置为0的矩阵)$$
|
||||
\alpha_1=\begin{pmatrix}
|
||||
1\\
|
||||
0\\
|
||||
0\\
|
||||
\vdots\\
|
||||
0
|
||||
\end{pmatrix},\cdots,\alpha_i=\begin{pmatrix}
|
||||
0\\
|
||||
\vdots\\
|
||||
1\\
|
||||
\vdots\\
|
||||
0
|
||||
\end{pmatrix},\alpha_n=\begin{pmatrix}
|
||||
0\\
|
||||
0\\
|
||||
0\\
|
||||
\vdots\\
|
||||
1
|
||||
\end{pmatrix}
|
||||
$$
|
||||
则$\mathbf{A}^0\alpha_1=\alpha_1,\mathbf{A}\alpha_1=\alpha_2,\mathbf{A}^2\alpha_1=\alpha_3,\cdots,\mathbf{A}^{n-1}\alpha_1=\alpha_n$。
|
||||
而$$\mathbf{A}^n\alpha_1=\begin{pmatrix}
|
||||
-a_0\\
|
||||
-a_1\\
|
||||
-a_2\\
|
||||
\vdots\\
|
||||
-a_{n-1}
|
||||
\end{pmatrix}$$
|
||||
则:$$
|
||||
\mathbf{A}^n\alpha_1=-a_0\mathbf{A}^0\alpha_1-a_1\mathbf{A}\alpha_1-a_2\mathbf{A}^2\alpha_1-\cdots-a_{n-1}\mathbf{A}^{n-1}\alpha_1\\
|
||||
\mathbf{A}^n\alpha_1+a_{n-1}\mathbf{A}^{n-1}\alpha_1+\cdots+a_2\mathbf{A}^2\alpha_1+a_1\mathbf{A}\alpha_1+a_0\mathbf{A}^0\alpha_1=0
|
||||
$$
|
||||
也就是$f(\mathbf{A})\alpha_1=0$。
|
||||
再左乘i个$\mathbf{A}$:$$
|
||||
\mathbf{A}^if(\mathbf{A})\alpha_1=0
|
||||
$$
|
||||
易知此处可交换:
|
||||
$$
|
||||
\begin{align*}
|
||||
f(\mathbf{A})\mathbf{A}^i\alpha_1=&0\\
|
||||
f(\mathbf{A})\alpha_{1+i}=&0
|
||||
\end{align*}
|
||||
$$
|
||||
i从0取到n-1:$$
|
||||
\begin{align*}
|
||||
f(\mathbf{A})\alpha_1&=0\\
|
||||
f(\mathbf{A})\alpha_2&=0\\
|
||||
\cdots&=0\\
|
||||
f(\mathbf{A})\alpha_n&=0\\
|
||||
\end{align*}
|
||||
$$
|
||||
这表明$f(\mathbf{A})=0$。
|
||||
|
||||
## 题目描述
|
||||
已知$f(x)$是域$F[x]$上的$n$元多项式与一个$n\times n$方阵$\mathbf{A}$,满足$f(\mathbf{A})=0$。
|
||||
若域$F[x]$上多项式$g(x)$满足$g(\mathbf{A})=0$,证明:$f(x)|g(x)$。
|
||||
## 解答
|
||||
设:$$
|
||||
g(x)=f(x)h(x)+r(x)
|
||||
$$
|
||||
代入$\mathbf{A}$:$$
|
||||
\begin{align*}
|
||||
g(\mathbf{A})&=f(\mathbf{A})h(\mathbf{A})+r(\mathbf{A})\\
|
||||
0&=r(\mathbf{A})
|
||||
\end{align*}
|
||||
$$
|
||||
设$r(x)=b_{n-1}x^{n-1}+\cdots+b_0$,
|
||||
则$$
|
||||
r(\mathbf{A})=0=b_{n-1}\mathbf{A}^{n-1}+\cdots+b_0
|
||||
$$
|
||||
同时右乘一个$$\alpha_1=\begin{pmatrix}
|
||||
1\\
|
||||
0\\
|
||||
\vdots\\
|
||||
0
|
||||
\end{pmatrix}_{n\times1}$$则得到:
|
||||
$$
|
||||
\begin{pmatrix}
|
||||
0\\
|
||||
0\\
|
||||
\vdots\\
|
||||
0
|
||||
\end{pmatrix}=\begin{pmatrix}
|
||||
0\\
|
||||
0\\
|
||||
\vdots\\
|
||||
b_{n-1}
|
||||
\end{pmatrix}+\cdots+\begin{pmatrix}
|
||||
b_0\\
|
||||
0\\
|
||||
\vdots\\
|
||||
0
|
||||
\end{pmatrix}=\begin{pmatrix}
|
||||
b_0\\
|
||||
b_1\\
|
||||
\vdots\\
|
||||
b_{n-1}
|
||||
\end{pmatrix}
|
||||
$$
|
||||
也就是$b_{n-1}=\cdots=b_0\Rightarrow r(x)=0$
|
||||
则得证。
|
||||
Reference in New Issue
Block a user