Ακολουθία πολυωνύμων με πραγματικές διακεκριμένες ρίζες

Συντονιστές: grigkost, Κοτρώνης Αναστάσιος

Άβαταρ μέλους
Κοτρώνης Αναστάσιος
Επιμελητής
Δημοσιεύσεις: 3203
Εγγραφή: Κυρ Φεβ 22, 2009 11:11 pm
Τοποθεσία: Μπροστά στο πισί...
Επικοινωνία:

Ακολουθία πολυωνύμων με πραγματικές διακεκριμένες ρίζες

#1

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από Κοτρώνης Αναστάσιος »

Από Putnam :

Υπάρχει, άραγες, ακολουθία \displaystyle{\{a_{i}\}_{i=0}^{+\infty}} μη - μηδενικών πραγματικών αριθμών, τέθοια-ώστε

το πολυώνυμο \displaystyle{p_{n}(x):=a_{0}+a_{1}x+a_{2}x^{2}+\cdots+a_{n}x^{n}} να έχει n πραγματικές διακεκριμένες ρίζες....; ε....;
Εσύ....; Θα γίνεις κανίβαλος....;
Άβαταρ μέλους
Demetres
Γενικός Συντονιστής
Δημοσιεύσεις: 9010
Εγγραφή: Δευ Ιαν 19, 2009 5:16 pm
Τοποθεσία: Λεμεσός/Πύλα
Επικοινωνία:

Re: Ακολουθία πολυωνύμων με πραγματικές διακεκριμένες ρίζες

#2

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από Demetres »

Ναι.

Είναι πιο εύκολο νομίζω να δειχθεί ότι μπορεί να βρεθεί τέτοια ακολουθία ώστε επιπλέον το πολυώνυμο p_n(x) (για κάθε ν) να έχει ν διακεκριμένες θετικές ρίζες.
Άβαταρ μέλους
Demetres
Γενικός Συντονιστής
Δημοσιεύσεις: 9010
Εγγραφή: Δευ Ιαν 19, 2009 5:16 pm
Τοποθεσία: Λεμεσός/Πύλα
Επικοινωνία:

Re: Ακολουθία πολυωνύμων με πραγματικές διακεκριμένες ρίζες

#3

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από Demetres »

Και αυτή έχει ξεχαστεί.

Παίρνω a_0 = 1,a_1 = -1. Έστω ότι έχω ήδη κατασκευάσει την ακολουθία a_0,a_1,\ldots,a_k ώστε για κάθε n \leqslant k:

1) Το a_n είναι θετικό αν ο n είναι περιττός και αρνητικό αν ο n είναι άρτιος.

2) Το πολυώνυμο p_n(x) = a_0 + a_1x + \cdots + a_nx^n έχει n διακεκριμένες θετικές ρίζες.

Θα δείξω πως μπορώ να επιλέξω το a_{k+1} ώστε τα (1) και (2) να εξακολουθούν να ισχύουν και για n = k+1.

Έστω ότι k περιττός. Για να ισχύει το (1) πρέπει να διαλέξω το a_{k+1} να είναι θετικό. Έστω \rho_1 < \ldots < \rho_k οι ρίζες του p_k. Ορίζω \rho_0 = 0 και \rho_{k+1} = \rho_k + 1. (Κάπως αυθαίρετος ο τελευταίος ορισμός. Το μόνο που θέλω είναι \rho_{k+1} > \rho_k.) Τότε η συνάρτηση p_k(x) είναι θετική στο (0,\rho_1), αρνητική στο (\rho_1,\rho_2) και γενικά είναι θετική στο (\rho_{2i},\rho_{2i+1}) και αρνητική στο (\rho_{2i+1},\rho_{2i+2}) για i = 0,1,\ldots,(k-1)/2. Έστω \displaystyle{a_i = \min\limits_{x \in (\rho_{2i+1},\rho_{2i+2})} p_k(x)} και έστω a = \max\{a_i : 0\leqslant i \leqslant (k-1)/2\}. Επιλέγω a_{k+1} ώστε 0 < a_{k+1} \rho_k^{k+1} < -a. Τότε η συνάρτηση p_k(x) είναι θετική στο (0,\rho_1). Στο (\rho_1,\rho_2) είναι θετική στα άκρα και έχει ελάχιστο μικρότερο του a_1 + a_{k+1} \rho_2^{k+1} \leqslant a + a_{k+1} \rho_k^{k+1} < 0, άρα έχει τουλάχιστον δύο διακεκριμένες ρίζες σε αυτό το διάστημα. Ομοίως σε κάθε διάστημα (\rho_{2i+1},\rho_{2i+2}) για 0\leqslant i \leqslant (k-1)/2 η συνάρτηση έχει τουλάχιστον δύο διακεκριμένες ρίζες, άρα συνολικά έχει τουλάχιστον (και άρα ακριβώς) k+1 διακεκριμένες ρίζες.

Με παρόμοιο τρόπο δουλεύουμε και στην περίπτωση όπου ο k είναι άρτιος.

Άρα μπορούμε να κατασκευάσουμε ακολουθία (a_n) ώστε για κάθε n να ισχύουν τα (1) και (2). Το ζητούμενο έπεται από την ιδιότητα (2).
dement
Διευθύνον Μέλος
Δημοσιεύσεις: 1419
Εγγραφή: Τρί Δεκ 23, 2008 10:11 am

Re: Ακολουθία πολυωνύμων με πραγματικές διακεκριμένες ρίζες

#4

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από dement »

Ενας αλλος τροπος ειναι ο εξης:

Εστω a_0, a_1, ..., a_n μια καταλληλη ακολουθια (το πολυωνυμο P_n εχει θετικες ριζες). Τοτε, η αντιστοιχη ακολουθια a_n,..., a_1, a_0 δινει το πολυωνυμο Q_n με τις αντιστροφες ριζες. Δεν εχουμε παρα να πολλαπλασιασουμε το Q_n με x (προσθετοντας τη μηδενικη ριζα) και να του προσθεσουμε εναν (κατ'απολυτη τιμη) αρκετα μικρο αρνητικο σταθερο ορο (τον a_{n+1}) ετσι ωστε το νεο πολυωνυμο να εχει παλι θετικες, διακεκριμενες ριζες.

Παιρνουμε παλι την αντιστροφη ακολουθια και εχουμε το νεο πολυωνυμο P_{n+1}.

Δημητρης Σκουτερης
Δημήτρης Σκουτέρης

Τα μαθηματικά είναι η μοναδική επιστήμη που θα μπορούσε κανείς να εξακολουθήσει να ασκεί αν κάποτε ξυπνούσε και το σύμπαν δεν υπήρχε πλέον.
Απάντηση

Επιστροφή στο “ΑΝΑΛΥΣΗ”

Μέλη σε σύνδεση

Μέλη σε αυτήν τη Δ. Συζήτηση: Δεν υπάρχουν εγγεγραμμένα μέλη και 2 επισκέπτες