कृत्रिम विभाजन
बीजगणित में, सिंथेटिक विभाजन बहुपदों के यूक्लिडियन विभाजन को मैन्युअल रूप से करने की एक विधि है, जिसमें बहुपद लंबे विभाजन की तुलना में कम लेखन और कम गणना होती है।
यह ज्यादातर रैखिक मोनिक बहुपद (रफिनी के नियम के रूप में जाना जाता है) द्वारा विभाजन के लिए सिखाया जाता है, लेकिन विधि को किसी भी बहुपद द्वारा विभाजन के लिए सामान्यीकृत किया जा सकता है।
सिंथेटिक विभाजन का लाभ यह है कि यह किसी को चर लिखे बिना गणना करने की अनुमति देता है, यह कुछ गणनाओं का उपयोग करता है, और यह लंबे विभाजन की तुलना में कागज पर काफी कम जगह लेता है। इसके अलावा, शुरुआत में ही संकेतों को स्विच करके लंबे विभाजन में घटाव को जोड़ में बदल दिया जाता है, जिससे संकेत त्रुटियों को रोकने में मदद मिलती है।
नियमित सिंथेटिक डिवीजन
पहला उदाहरण सिंथेटिक डिवीजन है जिसमें केवल एक मोनिक बहुपद रैखिक भाजक है .
अंश के रूप में लिखा जा सकता है .
भाजक का शून्य है .
के गुणांक के शून्य के साथ निम्नानुसार व्यवस्थित हैं बाईं तरफ:
first coefficient}nt बार को अंतिम पंक्ति में गिराने के बाद।
dropped number}er से गुणा किया जाता है number बार से पहले, और में रखा गया next column.
एक addition अगले कॉलम में किया जाता है।
पिछले दो चरणों को दोहराया जाता है और निम्नलिखित प्राप्त होता है:
यहाँ, अंतिम पद (-123) शेषफल है जबकि शेष भागफल के गुणांकों के संगत है।
शर्तों को शेष और परिणाम के लिए डिग्री शून्य के साथ दाएं से बाएं बढ़ते हुए डिग्री के साथ लिखा जाता है।
इसलिए भागफल और शेष हैं:
शेष प्रमेय द्वारा बहुपदों का मूल्यांकन
संश्लिष्ट विभाजन का उपरोक्त रूप बहुपद शेष प्रमेय के संदर्भ में अविभिन्न बहुपदों के मूल्यांकन के लिए उपयोगी है। संक्षेप में, का मूल्य पर के शेष भाग के बराबर है द्वारा इस तरह से मूल्य की गणना करने का लाभ यह है कि इसके लिए सहज मूल्यांकन के रूप में आधे से अधिक गुणन चरणों की आवश्यकता होती है। एक वैकल्पिक मूल्यांकन रणनीति हॉर्नर की विधि है।
विस्तारित सिंथेटिक डिवीजन
यह विधि बोल्ड में परिवर्तन के साथ केवल मामूली संशोधन के साथ किसी भी मोनिक बहुपद द्वारा विभाजन को सामान्यीकृत करती है। पहले के समान चरणों का उपयोग करते हुए, निम्न विभाजन करें:
हम खुद को केवल गुणांकों से चिंतित करते हैं। शीर्ष पर विभाजित किए जाने वाले बहुपद के गुणांक लिखिए।
भाजक के गुणांकों को नकारें।
प्रत्येक गुणांक में लिखें लेकिन बाईं ओर पहले वाले को ऊपर की ओर दाएं विकर्ण में लिखें (अगला चित्र देखें)।
1 से −1 और −3 से 3 में चिन्ह के परिवर्तन पर ध्यान दें। बार के बाद पहले गुणांक को अंतिम पंक्ति में छोड़ दें।
गिराई गई संख्या को बार से पहले विकर्ण से गुणा करें, और परिणामी प्रविष्टियों को गिराए गए प्रविष्टि से तिरछे दाईं ओर रखें।
अगले कॉलम में एक अतिरिक्त करें।
पिछले दो चरणों को तब तक दोहराएं जब तक आप अगले विकर्ण के साथ शीर्ष पर प्रविष्टियों को पार नहीं कर लेते।
फिर बस कोई भी शेष कॉलम जोड़ें।
शर्तों को बार के बाईं ओर गिनें। चूंकि दो हैं, शेष की डिग्री एक है और यह बार के नीचे सबसे दाहिनी ओर दो पद हैं। अलगाव को एक ऊर्ध्वाधर पट्टी के साथ चिह्नित करें।
शर्तों को शेष और परिणाम दोनों के लिए डिग्री शून्य से दाएं से बाएं बढ़ते हुए डिग्री के साथ लिखा जाता है।
हमारे विभाजन का परिणाम है:
गैर-मोनिक विभाजकों के लिए
थोड़े से उकसावे के साथ, विस्तारित तकनीक को किसी भी बहुपद के लिए काम करने के लिए और भी सामान्यीकृत किया जा सकता है, न कि केवल मोनिक बहुपद के लिए। ऐसा करने का सामान्य तरीका भाजक को विभाजित करना होगा इसके प्रमुख गुणांक के साथ (इसे कॉल करें):
फिर साथ सिंथेटिक डिवीजन का उपयोग करना भाजक के रूप में, और फिर मूल विभाजन का भागफल प्राप्त करने के लिए भागफल को a से विभाजित करना (शेष समान रहता है)। लेकिन यह अक्सर भद्दे अंशों का उत्पादन करता है जो बाद में हटा दिए जाते हैं, और इस प्रकार त्रुटि के लिए अधिक प्रवण होते हैं। के गुणांक को कम किए बिना इसे करना संभव है .
जैसा कि इस तरह के एक गैर-मोनिक विभाजक के साथ पहले लंबे विभाजन का प्रदर्शन करके देखा जा सकता है, के गुणांक के प्रमुख गुणांक से विभाजित हैं छोड़ने के बाद, और गुणा करने से पहले।
आइए निम्नलिखित विभाजन का प्रदर्शन करके वर्णन करें:
थोड़ा संशोधित तालिका प्रयोग किया जाता है:
तल पर अतिरिक्त पंक्ति नोट करें। इसका उपयोग प्रमुख गुणांक द्वारा गिराए गए मानों को विभाजित करके प्राप्त मूल्यों को लिखने के लिए किया जाता है (इस मामले में, /3 द्वारा दर्शाया गया है; ध्यान दें कि, के बाकी गुणांकों के विपरीत , इस संख्या का चिह्न नहीं बदला गया है)।
अगला, का पहला गुणांक हमेशा की तरह गिरा दिया जाता है:
और फिर गिरा हुआ मान 3 से विभाजित किया जाता है और नीचे पंक्ति में रखा जाता है:
अगला, नया (विभाजित) मान 2 और 1 के गुणकों के साथ शीर्ष पंक्तियों को भरने के लिए उपयोग किया जाता है, जैसा कि विस्तारित तकनीक में है:
इसके बाद 5 को हटा दिया जाता है, इसके नीचे 4 को अनिवार्य रूप से जोड़ दिया जाता है, और उत्तर को फिर से विभाजित कर दिया जाता है:
फिर 3 का उपयोग शीर्ष पंक्तियों को भरने के लिए किया जाता है:
इस बिंदु पर, यदि तीसरी राशि प्राप्त करने के बाद, हम कोशिश करते हैं और शीर्ष पंक्तियों को भरने के लिए इसका उपयोग करते हैं, तो हम दाईं ओर गिर जाते हैं, इस प्रकार तीसरा योग शेष का पहला गुणांक है, जैसा कि नियमित सिंथेटिक विभाजन में होता है। . लेकिन शेष के मान भाजक के अग्रणी गुणांक से विभाजित नहीं होते हैं:
अब हम उत्तर के गुणांकों को पढ़ सकते हैं। विस्तारित सिंथेटिक विभाजन के रूप में, अंतिम दो मान (2 विभाजक की डिग्री है) शेष के गुणांक हैं, और शेष मान भागफल के गुणांक हैं:
और परिणाम है
कॉम्पैक्ट विस्तारित सिंथेटिक डिवीजन
हालाँकि, ऊपर दिया गया विकर्ण प्रारूप कम स्थान-कुशल हो जाता है जब भाजक की डिग्री लाभांश की डिग्री के आधे से अधिक हो जाती है। निम्नलिखित डिवीजन पर विचार करें:
यह देखना आसान है कि हमें प्रत्येक उत्पाद को किसी भी पंक्ति में लिखने की पूर्ण स्वतंत्रता है जब तक कि वह सही कॉलम में है, इसलिए एल्गोरिथम को लालची रणनीति द्वारा संकुचित किया जा सकता है, जैसा कि नीचे दिए गए विभाजन में दिखाया गया है:
निम्नलिखित वर्णन करता है कि एल्गोरिदम कैसे करें; इस एल्गोरिथ्म में गैर-मोनिक विभाजक को विभाजित करने के चरण शामिल हैं:
- Write the coefficients of the dividend on a bar.
- Ignoring the first (leading) coefficient of the divisor, negate each coefficients and place them on the left-hand side of the bar.
- From the number of coefficients placed on the left side of the bar, count the number of dividend coefficients above the bar, starting from the rightmost column. Then place a vertical bar to the left, and as well as the row below, of that column. This vertical bar marks the separation between the quotient and the remainder.
- Drop the first coefficient of the dividend below the bar.
- Divide the previously dropped/summed number by the leading coefficient of the divisor and place it on the row below (this doesn't need to be done if the leading coefficient is 1).
In this case , where the index has been chosen by subtracting the index of the divisor from the dividend. - Multiply the previously dropped/summed number (or the divided dropped/summed number) to each negated divisor coefficients on the left (starting with the left most); skip if the dropped/summed number is zero. Place each product on top of the subsequent columns.
- Divide the previously dropped/summed number by the leading coefficient of the divisor and place it on the row below (this doesn't need to be done if the leading coefficient is 1).
- Perform a column-wise addition on the next column. In this case, .
- Repeat the previous two steps. Stop when you performed the previous two steps on the number just before the vertical bar.
- Let .
- Let .
- Let .
- Let .
- Perform the remaining column-wise additions on the subsequent columns (calculating the remainder).
- The bottommost results below the horizontal bar are coefficients of the polynomials (the quotient and the remainder), where the coefficients of the quotient are to the left of the vertical bar separation and the coefficients of the remainder are to the right. These coefficients are interpreted as having increasing degree from right to left, beginning with degree zero for both the quotient and the remainder.
We interpret the results to get:
पायथन कार्यान्वयन
निम्नलिखित स्निपेट मनमाना अविभाज्य बहुपदों के लिए पायथन (प्रोग्रामिंग भाषा) में विस्तारित सिंथेटिक डिवीजन को लागू करता है:
def expanded_synthetic_division(dividend, divisor):
"""Fast polynomial division by using Expanded Synthetic Division.
Also works with non-monic polynomials.
Dividend and divisor are both polynomials, which are here simply lists of coefficients.
E.g.: x**2 + 3*x + 5 will be represented as [1, 3, 5]
"""
out = list(dividend) # Copy the dividend
normalizer = divisor[0]
for i in range(len(dividend) - len(divisor) + 1):
# For general polynomial division (when polynomials are non-monic),
# we need to normalize by dividing the coefficient with the divisor's first coefficient
out[i] /= normalizer
coef = out[i]
if coef != 0: # Useless to multiply if coef is 0
# In synthetic division, we always skip the first coefficient of the divisor,
# because it is only used to normalize the dividend coefficients
for j in range(1, len(divisor)):
out[i + j] += -divisor[j] * coef
# The resulting out contains both the quotient and the remainder,
# the remainder being the size of the divisor (the remainder
# has necessarily the same degree as the divisor since it is
# what we couldn't divide from the dividend), so we compute the index
# where this separation is, and return the quotient and remainder.
separator = 1 - len(divisor)
return out[:separator], out[separator:] # Return quotient, remainder.
यह भी देखें
- यूक्लिडियन डोमेन
- दो बहुपदों का महत्तम समापवर्तक
- ग्रोबनर आधार
- हॉर्नर योजना
- बहुपद शेष प्रमेय
- रफिनी का नियम
संदर्भ
- Lianghuo Fan (2003). "A Generalization of Synthetic Division and A General Theorem of Division of Polynomials" (PDF). Mathematical Medley. 30 (1): 30–37.
- Li Zhou (2009). "Short Division of Polynomials". College Mathematics Journal. 40 (1): 44–46. doi:10.4169/193113409x469721.