बहुपद वलय

गणित में, विशेष रूप से बीजगणित के क्षेत्र में, एक बहुपद वलय या बहुपद बीजगणित एक वलय है (जो एक क्रमविनिमेय बीजगणित भी है) जो एक या अधिक अनिश्चित (पारंपरिक रूप से चर भी कहा जाता है) में बहुपदों के सेट से बनता है, जिसका गुणांक अधिकांशतः दूसरे वलय में एक क्षेत्र होता है।

अधिकांशतः बहुपद वलय शब्द का तात्पर्य क्षेत्र में अनिश्चित बहुपद वलय के विशेष स्थितियों से है। ऐसे बहुपद वलय का महत्व उन गुणों की उच्च संख्या पर निर्भर करता है जो पूर्णांकया बीजगणितीय_गुणों के वलय के साथ समान होते हैं।

बहुपद वलय होते हैं और अधिकांशतः गणित के कई भागो जैसे संख्या सिद्धांत, क्रमविनिमेय बीजगणित और बीजगणितीय ज्यामिति में मौलिक होते हैं। वलय सिद्धांत में, बहुपद वलय के कुछ गुणों को सामान्य बनाने के लिए वलय के कई वर्ग, जैसे अद्वितीय गुणनखंड डोमेन, नियमित वलय, समूह वलय, औपचारिक शक्ति श्रृंखला, अयस्क बहुपद, श्रेणीबद्ध वलय, प्रस्तुत किए गए हैं।

एक निकट संबंधी धारणा सदिश समष्टि पर बहुपद फलनों के वलय की है और अधिक सामान्यतः, बीजगणितीय विविधता पर नियमित फलनों के वलय की है।

परिभाषा (एकविभिन्न स्थितिया )

बहुपद वलय, K[X], X में एक क्षेत्र पर (या, अधिक सामान्यतः एक क्रमविनिमेय वलय) K को कई समकक्ष विधियों से परिभाषित किया जा सकता है। उनमें से एक है K[X] को व्यंजकों के समुच्चय के रूप में परिभाषित करना, जिसे X रूप में बहुपद कहा जाता है

$p=p_{0}+p_{1}X+p_{2}X^{2}+\cdots +p_{m-1}X^{m-1}+p_{m}X^{m},$

जहाँ p₀, p₁, …, p_m, के गुणांक p के तत्व हैं K, p_m ≠ 0 यदि m > 0, और X, X², …, प्रतीक हैं, जिन्हें शक्तियों के रूप में माना जाता है जहाँ X और घातांक के सामान्य नियमों का पालन करें: X⁰ = 1, X¹ = X, और $X^{k}\,X^{l}=X^{k+l}$ किसी भी गैर-ऋणात्मक पूर्णांक के लिए k और l. प्रतीक X को अनिश्चित या परिवर्तनशील कहा जाता है (चर का पद बहुपद फलनों की शब्दावली से आता है। चूंकि यहाँ X का कोई मूल्य नहीं है (स्वयं के अतिरिक्त ) और बहुपद वलय में स्थिरांक होने के कारण भिन्न नहीं हो सकता है।)

दो बहुपद समान होते हैं जब प्रत्येक X^k के संगत गुणांक समान होते हैं।

कोई व्यक्ति K से बाहर एक नया तत्व X जोड़कर वलय K[X] के बारे में सोच सकता है, K के सभी तत्वों के साथ संचार करता है, और इसमें कोई अन्य विशिष्ट गुण नहीं हैं। इसका उपयोग बहुपद वलय की समतुल्य परिभाषा के लिए किया जा सकता है।

K के ऊपर X में बहुपद वलय जोड़, गुणन और अदिश गुणन से सुसज्जित है जो इसे क्रमविनिमेय बीजगणित (संरचना) बनाता है। इन संक्रियाओं को बीजीय व्यंजकों में हेरफेर करने के सामान्य नियमों के अनुसार परिभाषित किया गया है। विशेष रूप से, यदि

$p=p_{0}+p_{1}X+p_{2}X^{2}+\cdots +p_{m}X^{m},$

और

$q=q_{0}+q_{1}X+q_{2}X^{2}+\cdots +q_{n}X^{n},$

तब

$p+q=r_{0}+r_{1}X+r_{2}X^{2}+\cdots +r_{k}X^{k},$

और

$pq=s_{0}+s_{1}X+s_{2}X^{2}+\cdots +s_{l}X^{l},$

जहाँ k = max(m, n), l = m + n,

$r_{i}=p_{i}+q_{i}$

और

$s_{i}=p_{0}q_{i}+p_{1}q_{i-1}+\cdots +p_{i}q_{0}.$

इन सूत्रों में, बहुपद P और Q को शून्य गुणांक वाले डमी पदों को जोड़कर बढ़ाया जाता है जिससे सभी p_i और q_i जो सूत्रों में दिखाई देते हैं उन्हें परिभाषित किया गया है। विशेष रूप से यदि m < n, तब p_i = 0 के लिए m < i ≤ n.

अदिश गुणन, गुणन का विशेष स्थितिया है जहां p = p₀ को उसके स्थिर पद (वह पद जो X से स्वतंत्र है) तक घटा दिया जाता है; वह है

$p_{0}\left(q_{0}+q_{1}X+\dots +q_{n}X^{n}\right)=p_{0}q_{0}+\left(p_{0}q_{1}\right)X+\cdots +\left(p_{0}q_{n}\right)X^{n}$

यह सत्यापित करना सीधा है कि ये तीन ऑपरेशन K पर क्रमविनिमेय बीजगणित के सिद्धांतों को संतुष्ट करते हैं। इसलिए, बहुपद वलय को बहुपद बीजगणित भी कहा जाता है।

एक अन्य समकक्ष परिभाषा को अधिकांशतः पसंद किया जाता है, चूँकि कम सहज ज्ञान युक्त, क्योंकि इसे पूरी तरह से कठोर बनाना आसान होता है, जिसमें K के तत्वों के अनंत अनुक्रम (p₀, p₁, p₂, …) के रूप में एक बहुपद को परिभाषित करना सम्मिलित है, जिसमें केवल यही गुण होता है तत्वों की एक सीमित संख्या गैर-शून्य होती है, या समकक्ष रूप से, एक अनुक्रम जिसके लिए कुछ m होता है जिससे n > m के लिए p_n = 0 हो। इस स्थिति में, p0 और X को क्रमशः अनुक्रमों (p₀, 0, 0, …) और (0, 1, 0, 0, …) के लिए वैकल्पिक नोटेशन के रूप में माना जाता है। ऑपरेशन नियमों का सीधा उपयोग कि अभिव्यक्ति दर्शाता है

$p_{0}+p_{1}X+p_{2}X^{2}+\cdots +p_{m}X^{m}$

फिर अनुक्रम के लिए वैकल्पिक संकेतन है

(p₀, p₁, p₂, …, p_m, 0, 0, …).

शब्दावली

होने देना

$p=p_{0}+p_{1}X+p_{2}X^{2}+\cdots +p_{m-1}X^{m-1}+p_{m}X^{m},$

के साथ शून्येतर बहुपद बनें $p_{m}\neq 0$

p का अचर पद $p_{0}.$ है यह शून्य बहुपद के स्थिति में शून्य है।

p की डिग्री लिखित deg(p) $m,$ है सबसे वृहद k ऐसा कि का गुणांक X^k शून्य नहीं है.

p का अग्रणी गुणांक $p_{m}.$ है

शून्य बहुपद के विशेष स्थितियों में, जिसके सभी गुणांक शून्य हैं, अग्रणी गुणांक अपरिभाषित है, और डिग्री को विभिन्न प्रकार से अपरिभाषित छोड़ दिया गया है, होने के लिए परिभाषित किया गया है −1, या के रूप में परिभाषित किया गया है −∞.

एक अचर बहुपद या तो शून्य बहुपद होता है, या शून्य घात वाला बहुपद होता है।

एक शून्येतर बहुपद एकात्मक बहुपद है यदि इसका अग्रणी गुणांक $1.$ है

दो बहुपद p और q दिए गए हैं, एक के पास है

$\deg(p+q)\leq \max(\deg(p),\deg(q)),$

और, क्षेत्र (गणित), या अधिक सामान्यतः अभिन्न डोमेन पर,

$\deg(pq)=\deg(p)+\deg(q).$

इससे तुरंत पता चलता है कि, यदि K एक अभिन्न डोमेन है, तो K[X] भी ऐसा ही है।

इससे यह भी पता चलता है कि, यदि K एक अभिन्न डोमेन है, तो एक बहुपद एक इकाई है (अर्थात, इसमें गुणात्मक व्युत्क्रम होता है) यदि और केवल यदि यह स्थिर है और K में एक इकाई है।

दो बहुपद संबद्ध तत्व हैं यदि उनमें से इकाई द्वारा दूसरे का गुणनफल है।

एक क्षेत्र में, प्रत्येक गैर-शून्य बहुपद अद्वितीय मोनिक बहुपद से जुड़ा होता है।

दो बहुपद, p और q दिए गए हैं, कोई कहता है कि p, q को विभाजित करता है, p, q का भाजक है, या q, p का एक गुणज है, यदि कोई बहुपद r ऐसा है कि q = pr है।

एक बहुपद अघुलनशील बहुपद है यदि यह दो गैर-स्थिर बहुपदों का उत्पाद नहीं है, या समकक्ष, यदि इसके विभाजक या तो निरंतर बहुपद हैं या उनकी डिग्री समान है।

बहुपद मूल्यांकन

मान लीजिए कि K एक क्षेत्र है या अधिक सामान्यतः एक क्रमविनिमेय वलय है, और R एक वलय है जिसमें K है। K[X] में किसी भी बहुपद P और R में किसी तत्व a के लिए, P में a के साथ X का प्रतिस्थापन R के एक तत्व को परिभाषित करता है। जिसे P(a) से दर्शाया जाता है। यह तत्व बहुपद के व्यंजक द्वारा दर्शाए गए संक्रियाओं को प्रतिस्थापित करने के बाद आर में आगे बढ़ने से प्राप्त होता है। इस गणना को P का मूल्यांकन कहा जाता है। उदाहरण के लिए, यदि हमारे पास है

$P=X^{2}-1,$

अपने पास

${\begin{aligned}P(3)&=3^{2}-1=8,\\P(X^{2}+1)&=\left(X^{2}+1\right)^{2}-1=X^{4}+2X^{2}\end{aligned}}$

(पहले उदाहरण में R = K, और दूसरे में R = K[X])। स्वयं के स्थान पर X प्रतिस्थापित करने पर परिणाम प्राप्त होता है

$P=P(X),$

यह समझाते हुए कि क्यों वाक्य "मान लीजिए P एक बहुपद है" और "मान लीजिए P(X) एक बहुपद है" समतुल्य हैं।

बहुपद P द्वारा परिभाषित बहुपद फलन K से K तक का फलन है जिसे $x\mapsto P(x).$ द्वारा परिभाषित किया जाता है। यदि K एक अनंत क्षेत्र है, तो दो अलग-अलग बहुपद अलग-अलग बहुपद कार्यों को परिभाषित करते हैं, किन्तु यह गुण परिमित क्षेत्रों के लिए गलत है। उदाहरण के लिए, यदि K, q तत्वों वाला एक क्षेत्र है, तो बहुपद 0 और X^q − X दोनों शून्य फलन को परिभाषित करते हैं।

आर में प्रत्येक a, के लिए, ए पर मूल्यांकन, यानी, नक्शा $P\mapsto P(a)$ K[X] को R तक एक बीजगणित समरूपता को परिभाषित करता है, जो कि K[X] से R तक अद्वितीय समरूपता है जो के को ठीक करता है , और X से a तक मैप करता है। दूसरे शब्दों में, K[X] में निम्नलिखित सार्वभौमिक गुण है:

K युक्त प्रत्येक वलय R और R के प्रत्येक तत्व a के लिए, K[X] से R तक एक अद्वितीय बीजगणित समरूपता है जो K को ठीक करती है, और X को a में मैप करती है।

मानचित्र की छवि (गणित)। $P\mapsto P(a)$, अर्थात्, का उपसमुच्चय Rप्रतिस्थापन द्वारा प्राप्त किया गया a के लिए X के तत्वों में K[X], दर्शाया गया है K[a]. उदाहरण के लिए, $\mathbb {Z} [{\sqrt {2}}]=\{P({\sqrt {2}})\mid P(x)\in \mathbb {Z} [X]\}=\mathbb {Z} \cup ({\sqrt {2}}\mathbb {Z} )$, जहाँ ${\sqrt {2}}\mathbb {Z} =\{{\sqrt {2}}z\mid z\in \mathbb {Z} \}$.

जहां तक सभी सार्वभौमिक गुणों की बात है, यह जोड़ी (K[X], X) को एक अद्वितीय समरूपता तक परिभाषित करता है, और इसलिए इसे K[X] की परिभाषा के रूप में लिया जा सकता है।

एक क्षेत्र पर एकविभिन्न बहुपद

यदि K क्षेत्र (गणित) बहुपद वलय है K[X] में कई गुण हैं जो पूर्णांकों के वलय (गणित) के समान हैं $\mathbb {Z} .$ इनमें से अधिकांश समानताएँ दीर्घ विभाजन और बहुपद दीर्घ विभाजन के बीच समानता से उत्पन्न होती हैं।

इस अनुभाग में सूचीबद्ध K[X] के अधिकांश गुण सत्य नहीं रहते हैं यदि K एक क्षेत्र नहीं है, या यदि कोई कई अनिश्चित बहुपदों पर विचार करता है।

पूर्णांकों की तरह, बहुपदों के यूक्लिडियन विभाजन में विशिष्टता का गुण होता है। अर्थात्, K[X] में दो बहुपद a और b ≠ 0 दिए गए हैं, बहुपदों का एक अद्वितीय युग्म (q, r) है जैसे कि a = bq + r, और या तो r = 0 या deg(r) < deg(b) यह K[X] को एक यूक्लिडियन डोमेन बनाता है। चूँकि अधिकांश अन्य यूक्लिडियन डोमेन (पूर्णांकों को छोड़कर) में विभाजन के लिए विशिष्टता की कोई गुण नहीं है और न ही यूक्लिडियन विभाजन की गणना के लिए कोई आसान एल्गोरिदम (जैसे लंबा विभाजन) है।

यूक्लिडियन विभाजन बहुपदों के लिए यूक्लिडियन एल्गोरिदम का आधार है जो दो बहुपदों के बहुपद सबसे बड़े सामान्य विभाजक की गणना करता है। यहां, महानतम का अर्थ अधिकतम डिग्री होना या, समकक्ष, डिग्री द्वारा परिभाषित पूर्व आदेश के लिए अधिकतम होना है। दो बहुपदों के सबसे बड़े सामान्य भाजक को देखते हुए, अन्य सबसे बड़े सामान्य भाजक को गैर-शून्य स्थिरांक से गुणा करके प्राप्त किया जाता है (अर्थात, सभी सबसे बड़े सामान्य भाजक a और b जुड़े रहे हैं)। विशेष रूप से, दो बहुपद जो दोनों शून्य नहीं हैं, उनमें अद्वितीय सबसे बड़ा सामान्य भाजक होता है जो मोनिक (अग्रणी गुणांक 1 के बराबर होता है)।

विस्तारित यूक्लिडियन एल्गोरिदम बेज़आउट की पहचान की गणना (और सिद्ध करने) की अनुमति देता है। K[X] के स्थितियों में, इसे इस प्रकार कहा जा सकता है। संबंधित घातों m और n के दो बहुपद p और q दिए गए हैं, यदि उनके सबसे बड़े सामान्य भाजक g की घात d है, तो बहुपदों का एक अद्वितीय युग्म (a, b) होता है जैसे कि

$ap+bq=g,$

और

$\deg(a)\leq n-d,\quad \deg(b)<m-d.$

(सीमित स्थितियों में इसे सच करने के लिए जहां m = d या n = d, , किसी को शून्य बहुपद की डिग्री को नकारात्मक के रूप में परिभाषित करना होगा। इसके अलावा, समानता $\deg(a)=n-d$ केवल तभी हो सकती है जब p और q जुड़े हों।) विशिष्टता गुण K[X] के लिए विशिष्ट है। पूर्णांकों के स्थितियों में वही गुण सत्य है, यदि डिग्री को निरपेक्ष मानों द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है, किन्तु , विशिष्टता होने के लिए, किसी को a > 0 की आवश्यकता होनी चाहिए।

यूक्लिड की प्रमेयिका K[X] पर प्रयुक्त होती है। अर्थात्, यदि a, bc को विभाजित करता है, और b के साथ सहअभाज्य है, तो a, c को विभाजित करता है। कि मोनिक सबसे बड़ा सामान्य भाजक है 1. प्रमाण: परिकल्पना और बेज़ाउट की पहचान के अनुसार, e, p, और q हैं जैसे कि एae = bc और 1 = ap + bq इसलिए

$c=c(ap+bq)=cap+aeq=a(cp+eq).$

अद्वितीय गुणनखंडन गुण यूक्लिड के लेम्मा से उत्पन्न होता है। पूर्णांकों के स्थितियों में, यह अंकगणित का मौलिक प्रमेय है। K[X] के स्थितियों में, इसे इस प्रकार कहा जा सकता है: प्रत्येक गैर-स्थिर बहुपद को एक अनूठे विधि से एक स्थिरांक के उत्पाद के रूप में व्यक्त किया जा सकता है, और एक या कई अघुलनशील मोनिक बहुपद; यह अपघटन कारकों के क्रम तक अद्वितीय है। दूसरे शब्दों में K[X] एक अद्वितीय गुणनखंड डोमेन है। यदि K जटिल संख्याओं का क्षेत्र है, तो बीजगणित का मौलिक प्रमेय प्रमाणित करता है कि एक अविभाज्य बहुपद अपरिवर्तनीय है यदि और केवल यदि इसकी डिग्री एक है। इस स्थितियों में अद्वितीय गुणनखंड गुण को इस प्रकार दोहराया जा सकता है: जटिल संख्याओं पर प्रत्येक गैर-स्थिर अविभाज्य बहुपद को एक स्थिरांक के उत्पाद के रूप में एक अद्वितीय विधि से व्यक्त किया जा सकता है, और X − r के रूप में एक या कई बहुपद; यह अपघटन कारकों के क्रम तक अद्वितीय है। प्रत्येक कारक के लिए, r बहुपद का एक मूल है, और एक कारक की घटनाओं की संख्या संबंधित मूल की बहुलता है।

व्युत्पत्ति

बहुपद का औपचारिक व्युत्पन्न या (औपचारिक) व्युत्पन्न

$a_{0}+a_{1}X+a_{2}X^{2}+\cdots +a_{n}X^{n}$

बहुपद है

$a_{1}+2a_{2}X+\cdots +na_{n}X^{n-1}.$

वास्तविक संख्या या सम्मिश्र संख्या गुणांक वाले बहुपदों के स्थितियों में, यह मानक व्युत्पन्न है। उपरोक्त सूत्र बहुपद के व्युत्पन्न को परिभाषित करता है, तथापि गुणांक वलय से संबंधित हो, जिस पर सीमा (गणित) की कोई धारणा परिभाषित नहीं है। व्युत्पन्न बहुपद वलय को विभेदक बीजगणित बनाता है।

व्युत्पन्न का अस्तित्व बहुपद वलय के मुख्य गुणों में से है जो पूर्णांकों के साथ साझा नहीं किया जाता है और पूर्णांकों की तुलना में बहुपद वलय पर कुछ गणनाओं को आसान बनाता है।

गुणनखंडीकरण

गुणनखंडन को छोड़कर, के सभी पिछले गुण K[X] प्रभावी प्रमाण हैं, क्योंकि उनके प्रमाण जैसा कि ऊपर दर्शाया गया है, गुण के परीक्षण और उन बहुपदों की गणना के लिए कलन विधि से जुड़े हैं जिनके अस्तित्व पर जोर दिया गया है। इसके अतिरिक्त ये एल्गोरिदम कुशल हैं, क्योंकि उनकी कम्प्यूटेशनल जटिलता इनपुट आकार का द्विघात समय फलन है।

गुणनखंडन के लिए स्थिति पूरी तरह से अलग है: अद्वितीय गुणनखंडन का प्रमाण गुणनखंडन की विधि के लिए कोई संकेत नहीं देता है। पहले से ही पूर्णांकों के लिए, उन्हें बहुपद समय में गुणनखंडित करने के लिए मौलिक कंप्यूटर पर कोई ज्ञात एल्गोरिदम नहीं चल रहा है। यह आरएसए क्रिप्टोप्रणाली का आधार है, जिसका व्यापक रूप से सुरक्षित इंटरनेट संचार के लिए उपयोग किया जाता है।

K[X] के स्थितियों में कारक और उनकी गणना करने की विधियाँ K दृढ़ता से निर्भर करती हैं सम्मिश्र संख्याओं के ऊपर, अप्रासंगिक गुणनखंड (जिन्हें आगे गुणनखंडित नहीं किया जा सकता) सभी घात के होते हैं, जबकि, वास्तविक संख्याओं के ऊपर, घात 2 के अप्रासंगिक बहुपद होते हैं, और, तर्कसंगत संख्याओं के ऊपर, किसी के भी अप्रासंगिक बहुपद होते हैं डिग्री। उदाहरण के लिए, बहुपद $X^{4}-2$ तर्कसंगत संख्याओं पर अप्रासंगिक है, के रूप में गुणनखंडित किया जाता है $(X-{\sqrt[{4}]{2}})(X+{\sqrt[{4}]{2}})(X^{2}+{\sqrt {2}})$ वास्तविक संख्या से अधिक और, और जैसा $(X-{\sqrt[{4}]{2}})(X+{\sqrt[{4}]{2}})(X-i{\sqrt[{4}]{2}})(X+i{\sqrt[{4}]{2}})$ सम्मिश्र संख्याओं पर है

गुणनखंडन एल्गोरिथ्म का अस्तित्व जमीनी क्षेत्र पर भी निर्भर करता है। वास्तविक या जटिल संख्याओं के स्थितियों में, एबेल-रफिनी प्रमेय से पता चलता है कि कुछ बहुपदों की जड़ें, और इस प्रकार अपरिवर्तनीय कारकों की स्पष्ट गणना नहीं की जा सकती है। इसलिए, गुणनखंडन एल्गोरिथ्म केवल कारकों के अनुमान की गणना कर सकता है। ऐसे सन्निकटनों की गणना के लिए विभिन्न एल्गोरिदम डिज़ाइन किए गए हैं, बहुपदों की मूल खोज देखें।

क्षेत्र K का एक उदाहरण है जैसे कि K के अंकगणितीय संचालन के लिए सटीक एल्गोरिदम उपस्थित हैं, किन्तु यह तय करने के लिए कोई एल्गोरिदम उपस्थित नहीं हो सकता है कि बहुपद रूप का है या नहीं $X^{p}-a$ अघुलनशील बहुपद है या निम्न डिग्री के बहुपदों का गुणनफल है।

दूसरी ओर, तर्कसंगत संख्याओं और परिमित क्षेत्रों पर, स्थिति पूर्णांक गुणनखंडन की तुलना में उत्तम है, क्योंकि ऐसे बहुपदों के गुणनखंडन होते हैं जिनमें बहुपद जटिलता होती है। वे अधिकांश सामान्य प्रयोजन कंप्यूटर बीजगणित प्रणालियों में कार्यान्वित किए जाते हैं।

न्यूनतम बहुपद

यदि θ एक साहचर्य K-बीजगणित L का एक तत्व है, तो θ पर बहुपद मूल्यांकन K[X] से L तक अद्वितीय बीजगणित समरूपता φ है जो X से θ तक मैप करता है और K के तत्वों को प्रभावित नहीं करता है (यह पहचान है) K) पर मानचित्र। इसमें प्रत्येक बहुपद में θ के साथ X को प्रतिस्थापित करना सम्मिलित है। वह है,

$\varphi \left(a_{m}X^{m}+a_{m-1}X^{m-1}+\cdots +a_{1}X+a_{0}\right)=a_{m}\theta ^{m}+a_{m-1}\theta ^{m-1}+\cdots +a_{1}\theta +a_{0}.$

इस मूल्यांकन समरूपता की छवि θ द्वारा उत्पन्न उपबीजगणित है, जो आवश्यक रूप से क्रमविनिमेय है। यदि φ इंजेक्शन है, तो θ द्वारा उत्पन्न उपबीजगणित K[X] के समरूपी है। इस स्थितियों में, इस उपबीजगणित को अधिकांशतः K[θ] द्वारा दर्शाया जाता है। समरूपता के कारण संकेतन अस्पष्टता सामान्यतः हानिरहित होती है।

यदि मूल्यांकन समरूपता इंजेक्शन नहीं है, तो इसका कारण है कि इसका कर्नेल (बीजगणित) गैर-शून्य आदर्श (वलय सिद्धांत) है, जिसमें सभी बहुपद सम्मिलित हैं जो X को θ के साथ प्रतिस्थापित करने पर शून्य हो जाते हैं। इस आदर्श में कुछ अद्वैत बहुपद के सभी गुणज सम्मिलित होते हैं, जिसे θ न्यूनतम बहुपद कहा जाता है न्यूनतम शब्द इस तथ्य से प्रेरित है कि इसकी डिग्री आदर्श के तत्वों की डिग्री के बीच न्यूनतम है।

ऐसे दो मुख्य स्थितियों हैं जहां न्यूनतम बहुपदों पर विचार किया जाता है।

क्षेत्र सिद्धांत और संख्या सिद्धांत में, K के विस्तार क्षेत्र L का एक तत्व θ, K पर बीजगणितीय है यदि यह K में गुणांक वाले कुछ बहुपद की जड़ है। θ के K पर न्यूनतम बहुपद इस प्रकार न्यूनतम डिग्री का मोनिक बहुपद है मूल के रूप में θ है। क्योंकि L एक क्षेत्र है, यह न्यूनतम बहुपद आवश्यक रूप से K पर अपरिवर्तनीय है। उदाहरण के लिए, सम्मिश्र संख्या i का न्यूनतम बहुपद (वास्तविक के साथ-साथ परिमेय पर भी) $X^{2}+1$ है। साइक्लोटोमिक बहुपद एकता की जड़ों के न्यूनतम बहुपद हैं।

रैखिक बीजगणित में, K के ऊपर n×n वर्ग आव्यूह परिमित आयाम (एक सदिश समष्टि के रूप में) का एक साहचर्य K-बीजगणित बनाते हैं। इसलिए मूल्यांकन समरूपता इंजेक्शनात्मक नहीं हो सकती है, और प्रत्येक आव्युह में एक न्यूनतम बहुपद होता है (जरूरी नहीं कि अपरिवर्तनीय)। केली-हैमिल्टन प्रमेय द्वारा, मूल्यांकन समरूपता एक आव्युह के विशिष्ट बहुपद को शून्य करने के लिए मैप करती है। इससे यह निष्कर्ष निकलता है कि न्यूनतम बहुपद विशिष्ट बहुपद को विभाजित करता है, और इसलिए न्यूनतम बहुपद की डिग्री अधिकतम n होती है।

भागफल वलय

K[X] के स्थितियों में आदर्श द्वारा भागफल वलय का निर्माण, सामान्य स्थिति में, तुल्यता वर्ग के समुच्चय के रूप में किया जा सकता है। चूंकि प्रत्येक तुल्यता वर्ग में न्यूनतम डिग्री का बिल्कुल बहुपद होता है, इसलिए दूसरा निर्माण अधिकांशतः अधिक सुविधाजनक होता है।

एक बहुपद दिया गया है p डिग्री का d, का भागफल वलय K[X] द्वारा उत्पन्न आदर्श (वलय सिद्धांत) द्वारा p से कम डिग्री वाले बहुपदों के सदिश समष्टि से पहचाना जा सकता है d, गुणन मापांक के साथ p गुणन के रूप में, गुणन मापांक p द्वारा विभाजन के अंतर्गत शेष सम्मिलित है p बहुपदों के (सामान्य) गुणनफल का। इस भागफल वलय को विभिन्न प्रकार से दर्शाया जाता है $K[X]/pK[X],$ $K[X]/\langle p\rangle ,$ $K[X]/(p),$ या केवल $K[X]/p.$

वलय $K[X]/(p)$ क्षेत्र है यदि और केवल यदि p अघुलनशील बहुपद है। वास्तव में, यदि p अपरिवर्तनीय है, प्रत्येक अशून्य बहुपद q निम्न डिग्री का सहअभाज्य है p, और बेज़ाउट की पहचान कंप्यूटिंग की अनुमति देती है r और s ऐसा है कि sp + qr = 1; इसलिए, r का गुणनात्मक व्युत्क्रम है q मापांक p. इसके विपरीत, यदि p न्यूनीकरणीय है, तो बहुपद उपस्थित हैं a, b डिग्री से कम deg(p) ऐसा है कि ab = p ; इसलिए a, b अशून्य शून्य विभाजक मॉड्यूलो हैं p, और व्युत्क्रमणीय नहीं हो सकता है

उदाहरण के लिए, सम्मिश्र संख्याओं के क्षेत्र की मानक परिभाषा को यह कहकर संक्षेपित किया जा सकता है कि यह भागफल वलय है

$\mathbb {C} =\mathbb {R} [X]/(X^{2}+1),$

$\mathbb {C}$ में X कि छवि को i द्वारा निरूपित किया जाता है . वास्तव में, उपरोक्त विवरण के अनुसार, इस भागफल में i घात के सभी बहुपद सम्मिलित हैं , जिसका स्वरूप है a + bi, साथ a और b में $\mathbb {R} .$ भागफल वलय के दो तत्वों को गुणा करने के लिए आवश्यक यूक्लिडियन विभाजन का शेष भाग बहुपद के रूप में उनके उत्पाद में i² को −1 से प्रतिस्थापित करके प्राप्त किया जाता है (यह बिल्कुल जटिल संख्याओं के उत्पाद की सामान्य परिभाषा है)।

मान लीजिए θ K-बीजगणित A में एक बीजगणितीय तत्व है। बीजगणित से इसका अर्थ है कि θ में एक न्यूनतम बहुपद p है। पहला वलय समरूपता प्रमेय प्रमाणित करता है कि प्रतिस्थापन समरूपता प्रतिस्थापन समरूपता की छवि K[θ] पर $K[X]/(p)$ की समरूपता उत्पन्न करती है। विशेष रूप से, यदि A, θ द्वारा उत्पन्न K का एक सरल विस्तार है, तो यह A और $K[X]/(p).$ की पहचान करने की अनुमति देता है

मॉड्यूल

एक प्रमुख आदर्श डोमेन पर अंतिम रूप से उत्पन्न मॉड्यूल के लिए संरचना प्रमेय K[X] पर प्रयुक्त होता है, जब K एक क्षेत्र है। इसका अर्थ यह है कि K[X] पर प्रत्येक सूक्ष्म रूप से उत्पन्न मॉड्यूल को एक मुक्त मॉड्यूल के प्रत्यक्ष योग और $K[X]/\left\langle P^{k}\right\rangle$ के रूप में कई मॉड्यूल में विघटित किया जा सकता है, जहां P, K पर एक अप्रासंगिक बहुपद है और k एक सकारात्मक पूर्णांक है।

परिभाषा (बहुभिन्नरूपी स्थितिया )

दिया गया n प्रतीक $X_{1},\dots ,X_{n},$ अनिश्चित (चर) कहा जाता है, एकपद (शक्ति उत्पाद भी कहा जाता है)

$X_{1}^{\alpha _{1}}\cdots X_{n}^{\alpha _{n}}$

इन अनिश्चितताओं का औपचारिक उत्पाद है, संभवतः गैर-नकारात्मक शक्ति तक बढ़ा दिया गया है। सदैव की तरह, के समान घातांक और शून्य घातांक वाले गुणनखंडों को छोड़ा जा सकता है। विशेष रूप से, $X_{1}^{0}\cdots X_{n}^{0}=1.$

घातांकों का समूह α = (α₁, …, α_n) को एकपदी का मल्टीडिग्री या घातांक सदिश कहा जाता है। कम बोझिल संकेतन के लिए संक्षिप्तीकरण है

$X^{\alpha }=X_{1}^{\alpha _{1}}\cdots X_{n}^{\alpha _{n}}$

अधिकांशतः प्रयोग किया जाता है. एकपदी X^α की डिग्री, जिसे अधिकांशतः deg α या |α|, से दर्शाया जाता है, उसके घातांकों का योग है:

$\deg \alpha =\sum _{i=1}^{n}\alpha _{i}.$

इन अनिश्चितों में एक बहुपद, एक क्षेत्र K में गुणांक के साथ, या अधिक सामान्यतः एक वलय, एकपदी का एक सीमित रैखिक संयोजन है

$p=\sum _{\alpha }p_{\alpha }X^{\alpha }$

K में गुणांकों के साथ एक गैरशून्य बहुपद की डिग्री गैरशून्य गुणांक वाले उसके एकपदी की डिग्री की अधिकतम होती है।

$X_{1},\dots ,X_{n},$ में बहुपदों का समुच्चय, जिसे $K[X_{1},\dots ,X_{n}],$ दर्शाया गया है, इस प्रकार एक सदिश समष्टि (या एक मुक्त मापांक, यदि K एक वलय है) है जिसका आधार एकपदी है।

$K[X_{1},\dots ,X_{n}]$ स्वाभाविक रूप से एक गुणन से सुसज्जित है (नीचे देखें) जो एक वलय बनाता है, और K के ऊपर एक साहचर्य बीजगणित है, जिसे n में बहुपद वलय कहा जाता है जो K के ऊपर अनिश्चित है (निश्चित लेख दर्शाता है कि यह विशिष्ट रूप से नाम तक परिभाषित है और अनिश्चितों का क्रम। यदि वलय K क्रमविनिमेय है, तो $K[X_{1},\dots ,X_{n}]$ भी एक क्रमविनिमेय वलय है।

संचालन में K[X₁, ..., X_n]

बहुपदों का जोड़ और अदिश गुणन एक सदिश स्थान या एक विशिष्ट आधार (यहां एकपदी का आधार) से सुसज्जित मुक्त मॉड्यूल के होते हैं। स्पष्ट रूप से, मान लीजिए कि $p=\sum _{\alpha \in I}p_{\alpha }X^{\alpha },\quad q=\sum _{\beta \in J}q_{\beta }X^{\beta },$} जहां I और J घातांक सदिशों के परिमित समुच्चय हैं।

$c\in K$ का अदिश गुणन p और अदिश राशि है

$cp=\sum _{\alpha \in I}cp_{\alpha }X^{\alpha }.$

p और q का संस्करण है

$p+q=\sum _{\alpha \in I\cup J}(p_{\alpha }+q_{\alpha })X^{\alpha },$

जहाँ $p_{\alpha }=0$ यदि $\alpha \not \in I,$ और $q_{\beta }=0$ यदि $\beta \not \in J.$ इसके अतिरिक्त , यदि किसी के पास है $p_{\alpha }+q_{\alpha }=0$ कुछ के लिए $\alpha \in I\cap J,$ परिणाम से संगत शून्य पद हटा दिया जाता है।

गुणा है

$pq=\sum _{\gamma \in I+J}\left(\sum _{\alpha ,\beta \mid \alpha +\beta =\gamma }p_{\alpha }q_{\beta }\right)X^{\gamma },$

जहाँ $I+J$ में घातांक सदिश के योग का समुच्चय है I और अन्य में J (सदिश का सामान्य योग)। विशेष रूप से, दो एकपदी का गुणनफल एकपदी होता है जिसका घातांक सदिश गुणनखंडों के घातांक सदिशों का योग होता है।

साहचर्य बीजगणित के स्वयंसिद्धों का सत्यापन सीधा है।

बहुपद व्यंजक

Main article: बीजगणतीय अभिव्यक्ति

एक बहुपद अभिव्यक्ति एक अभिव्यक्ति है जो अदिश (K के तत्व), अनिश्चित, और गैर-नकारात्मक पूर्णांक शक्तियों के अलावा, गुणा और घातांक के ऑपरेटरों के साथ बनाई गई है।

जैसा कि इन सभी संक्रियाओं को $K[X_{1},\dots ,X_{n}]$में परिभाषित किया गया है एक बहुपद अभिव्यक्ति एक बहुपद का प्रतिनिधित्व करती है, जो कि एक तत्व है $K[X_{1},\dots ,X_{n}].$ एकपदी के रैखिक संयोजन के रूप में एक बहुपद की परिभाषा एक विशेष बहुपद अभिव्यक्ति है, जिसे अधिकांशतः विहित रूप कहा जाता है, बहुपद का सामान्य रूप, या विस्तारित रूप एक बहुपद अभिव्यक्ति को देखते हुए, कोई व्यक्ति अपने कारकों के बीच योग वाले सभी उत्पादों को वितरण नियम के साथ विस्तारित करके प्रतिनिधित्व बहुपद के विस्तारित रूप की गणना कर सकता है, और फिर परिवर्तनशीलता (दो स्केलर के उत्पाद को छोड़कर) और परिवर्तन के लिए सहयोगीता का उपयोग कर सकता है एक अदिश और एकपदी के उत्पादों में परिणामी योग की शर्तें; फिर समान पदों को पुनः समूहित करके विहित रूप प्राप्त किया जाता है।

एक बहुपद अभिव्यक्ति और जिस बहुपद का प्रतिनिधित्व करता है उसके बीच अंतर अपेक्षाकृत वर्तमान ही में हुआ है, और मुख्य रूप से कंप्यूटर बीजगणित के उदय से प्रेरित है, जहां, उदाहरण के लिए, यह परीक्षण कि क्या दो बहुपद अभिव्यक्ति ही बहुपद का प्रतिनिधित्व करते हैं, गैर-तुच्छ गणना हो सकती है।

श्रेणीबद्ध लक्षण वर्णन

यदि K क्रमविनिमेय वलय है, बहुपद वलय K[X₁, …, X_n] में निम्नलिखित सार्वभौमिक गुण है: प्रत्येक क्रमविनिमेय बीजगणित (संरचना) के लिए|अनुविनिमेय K-बीजगणित A, और हर n-ट्यूपल (x₁, …, x_n) के तत्वों का A, से अद्वितीय बीजगणित समरूपता है K[X₁, …, X_n] को A जो प्रत्येक को मैप करता है $X_{i}$ संबंधित को $x_{i}.$ यह समरूपता मूल्यांकन समरूपता है जिसमें प्रतिस्थापन सम्मिलित है $X_{i}$ साथ $x_{i}$ प्रत्येक बहुपद में.

जैसा कि प्रत्येक सार्वभौमिक गुण के स्थितियों में होता है, यह युग्म $(K[X_{1},\dots ,X_{n}],(X_{1},\dots ,X_{n}))$ को एक अद्वितीय समरूपता तक चित्रित करता है।

इसकी व्याख्या सहायक फ़ंक्शनलर्स के संदर्भ में भी की जा सकती है। अधिक स्पष्ट रूप से, मान लें कि SETऔर ALG क्रमशः सेट और क्रमविनिमेय K-बीजगणित की श्रेणियां हैं (यहां, और निम्नलिखित में, रूपवाद को तुच्छ रूप से परिभाषित किया गया है)। एक अन्यमनस्क कारक $\mathrm {F} :\mathrm {ALG} \to \mathrm {SET}$ है जो बीजगणित को उनके अंतर्निहित सेटों पर मैप करता है। दूसरी ओर, मानचित्र $X\mapsto K[X]$ दूसरी दिशा में कारक $\mathrm {POL} :\mathrm {SET} \to \mathrm {ALG}$ को परिभाषित करता है। (यदि X अनंत है, तो K[X], X के तत्वों की एक सीमित संख्या में सभी बहुपदों का समुच्चय है।)

बहुपद वलय के सार्वभौमिक गुण का अर्थ है कि F और POL सहायक कारक हैं। अर्थात आपत्ति है

$\operatorname {Hom} _{\mathrm {SET} }(X,\operatorname {F} (A))\cong \operatorname {Hom} _{\mathrm {ALG} }(K[X],A).$

इसे यह कहकर भी व्यक्त किया जा सकता है कि बहुपद वलय स्वतंत्र क्रमविनिमेय बीजगणित हैं, क्योंकि वे क्रमविनिमेय बीजगणित की श्रेणी में स्वतंत्र वस्तुएँ हैं। इसी प्रकार, पूर्णांक गुणांकों वाला बहुपद वलय इसके चरों के समुच्चय पर मुक्त क्रमविनिमेय वलय है, क्योंकि पूर्णांकों पर क्रमविनिमेय वलय और क्रमविनिमेय बीजगणित ही चीज़ हैं।

एक वलय पर यूनीवेरिएट बनाम मल्टीवेरिएट

$K[X_{1},\ldots ,X_{n}]$ में एक बहुपद को वलय $K[X_{1},\ldots ,X_{n-1}],$ के ऊपर अनिश्चित $X_{n}$ में एक अविभाज्य बहुपद के रूप में माना जा सकता है, जिसमें उन शब्दों को फिर से समूहित किया जाता है जिनमें $X_{n}$ की समान शक्ति होती है, अथार्त पहचान का उपयोग करते है

$\sum _{(\alpha _{1},\ldots ,\alpha _{n})\in I}c_{\alpha _{1},\ldots ,\alpha _{n}}X_{1}^{\alpha _{1}}\cdots X_{n}^{\alpha _{n}}=\sum _{i}\left(\sum _{(\alpha _{1},\ldots ,\alpha _{n-1})\mid (\alpha _{1},\ldots ,\alpha _{n-1},i)\in I}c_{\alpha _{1},\ldots ,\alpha _{n-1}}X_{1}^{\alpha _{1}}\cdots X_{n-1}^{\alpha _{n-1}}\right)X_{n}^{i},$

जो वलय ऑपरेशंस की वितरणशीलता और साहचर्यता के परिणामस्वरूप होता है।

इसका कारण यह है कि किसी के पास बीजगणित समरूपता है

$K[X_{1},\ldots ,X_{n}]\cong (K[X_{1},\ldots ,X_{n-1}])[X_{n}]$

जो प्रत्येक को अपने लिए अनिश्चित मानचित्रित करता है। (इस समरूपता को अधिकांशतः समानता के रूप में लिखा जाता है, जो इस तथ्य से उचित है कि बहुपद वलय अद्वितीय समरूपता तक परिभाषित होते हैं।)

दूसरे शब्दों में, बहुभिन्नरूपी बहुपद वलय को छोटे बहुपद वलय के ऊपर अविभाज्य बहुपद माना जा सकता है। इसका उपयोग सामान्यतः अनिश्चितों की संख्या पर गणितीय प्रेरण द्वारा बहुभिन्नरूपी बहुपद वलय ों के गुणों को सिद्ध करने के लिए किया जाता है।

ऐसी मुख्य संपत्तियाँ नीचे सूचीबद्ध हैं।

गुण जो से गुजरते हैं R को R[X]

इस अनुभाग में, R एक क्रमविनिमेय वलय है, K एक फ़ील्ड है, X एकल अनिश्चित को दर्शाता है, और, सदैव की तरह, $\mathbb {Z}$ पूर्णांकों का वलय है। यहां मुख्य वलय गुणों की सूची दी गई है जो R से R[X] तक जाने पर सत्य बने रहते हैं।

• यदि R अभिन्न डोमेन है तो वही बात प्रयुक्त होती है R[X] (चूंकि बहुपदों के उत्पाद का अग्रणी गुणांक, यदि शून्य नहीं है, तो कारकों के अग्रणी गुणांक का उत्पाद है)।
  • विशेष रूप से, $K[X_{1},\ldots ,X_{n}]$ और $\mathbb {Z} [X_{1},\ldots ,X_{n}]$ अभिन्न डोमेन हैं.
• यदि R अद्वितीय गुणनखंडन डोमेन है तो वही बात R[X] प्रयुक्त होती है यह गॉस की लेम्मा (बहुपद)| गॉस की लेम्मा और अद्वितीय गुणनखंड गुण का परिणाम है $L[X],$ जहाँ L के भिन्नों का क्षेत्र R है .
  • विशेष रूप से, $K[X_{1},\ldots ,X_{n}]$ और $\mathbb {Z} [X_{1},\ldots ,X_{n}]$ अद्वितीय गुणनखंडन डोमेन हैं।
• यदि R नोथेरियन वलय है, तो वही बात R[X] प्रयुक्त होती है .
  • विशेष रूप से, $K[X_{1},\ldots ,X_{n}]$ और $\mathbb {Z} [X_{1},\ldots ,X_{n}]$ नोथेरियन वलय हैं; यह हिल्बर्ट का आधार प्रमेय है।
• यदि R तो फिर, नोथेरियन वलय है $\dim R[X]=1+\dim R,$ जहाँ $\dim$क्रुल आयाम को दर्शाता है।
  • विशेष रूप से, $\dim K[X_{1},\ldots ,X_{n}]=n$ और $\dim \mathbb {Z} [X_{1},\ldots ,X_{n}]=n+1.$
• यदि R एक नियमित वलय है, तो R[X] के लिए भी यही बात प्रयुक्त होती है; इस स्थितियों में, किसी के पास है
  $$\operatorname {gl} \,\dim R[X]=\dim R[X]=1+\operatorname {gl} \,\dim R=1+\dim R,$$
  जहाँ $\operatorname {gl} \,\dim$वैश्विक आयाम को दर्शाता है.
  • विशेष रूप से, $K[X_{1},\ldots ,X_{n}]$ और $\mathbb {Z} [X_{1},\ldots ,X_{n}]$ नियमित वलय हैं, $\operatorname {gl} \,\dim \mathbb {Z} [X_{1},\ldots ,X_{n}]=n+1,$ और $\operatorname {gl} \,\dim K[X_{1},\ldots ,X_{n}]=n.$ बाद वाली समानता हिल्बर्ट की सहजीवन प्रमेय है।

एक क्षेत्र पर कई अनिश्चितताएँ

एक क्षेत्र में कई चरों में बहुपद वलय अपरिवर्तनीय सिद्धांत और बीजगणितीय ज्यामिति में मौलिक हैं। उनके कुछ गुण, जैसे कि ऊपर वर्णित हैं, को एकल अनिश्चित के स्थितियों में कम किया जा सकता है, किन्तु यह सदैव स्थितिया नहीं होता है। विशेष रूप से, ज्यामितीय अनुप्रयोगों के कारण, कई रोचक गुण एफ़िन परिवर्तन या अनिश्चित के प्रक्षेप्य परिवर्तन ट्रांसफ़ॉर्मेशन के अनुसार अपरिवर्तनीय होने चाहिए। इसका अर्थ अधिकांशतः यह होता है कि कोई अनिश्चित पर पुनरावृत्ति के लिए अनिश्चित में से किसी का चयन नहीं कर सकता है।

बेज़ाउट का प्रमेय, हिल्बर्ट का नलस्टेलेंसत्ज़ और जैकोबियन अनुमान सबसे प्रसिद्ध गुणों में से हैं जो क्षेत्र में बहुभिन्नरूपी बहुपदों के लिए विशिष्ट हैं।

हिल्बर्ट का मूल प्रमेय

नलस्टेलेनसैट्ज़(शून्य-लोकस प्रमेय के लिए जर्मन) प्रमेय है, जिसे सबसे पहले डेविड हिल्बर्ट ने सिद्ध किया था, जो बीजगणित के मौलिक प्रमेय के कुछ पहलुओं को बहुभिन्नरूपी स्थितियों तक विस्तारित करता है। यह बीजगणितीय ज्यामिति के लिए मूलभूत है, क्योंकि यह $K[X_{1},\ldots ,X_{n}]$बीजगणितीय गुणों के बीच शक्तिशाली संबंध स्थापित करता है और बीजगणितीय किस्मों के ज्यामितीय गुण, जो (मोटे रूप पर कहें तो) अंतर्निहित समीकरण द्वारा परिभाषित बिंदुओं का समूह हैं।

नलस्टेलेनसैट्ज़के तीन मुख्य संस्करण हैं, जिनमें से प्रत्येक किसी अन्य का परिणाम है। इनमें से दो संस्करण नीचे दिए गए हैं। तीसरे संस्करण के लिए, पाठक को नलस्टेलेनसैट्ज़पर मुख्य लेख का संदर्भ दिया जाता है।

पहला संस्करण इस तथ्य को सामान्यीकृत करता है कि एक गैर-शून्य अविभाज्य बहुपद में एक जटिल शून्य होता है यदि और केवल यदि यह एक स्थिरांक नहीं है। कथन है: $K[X_{1},\ldots ,X_{n}]$ में बहुपद S के एक सेट में K वाले बीजगणितीय रूप से बंद क्षेत्र में एक सामान्य शून्य होता है, यदि और केवल यदि 1, S द्वारा उत्पन्न आदर्श से संबंधित नहीं है, अर्थात, यदि 1 एक रैखिक बहुपद गुणांक वाले S के तत्वों का संयोजन नहीं है।

दूसरा संस्करण इस तथ्य को सामान्यीकृत करता है कि जटिल संख्याओं पर अप्रासंगिक बहुपद रूप के बहुपद के सहयोगी तत्व हैं कथन $X-\alpha .$ है: यदि K बीजगणितीय रूप से बंद है, तो अधिकतम आदर्श $K[X_{1},\ldots ,X_{n}]$ का $\langle X_{1}-\alpha _{1},\ldots ,X_{n}-\alpha _{n}\rangle .$ रूप है

बेज़ौट का प्रमेय

बेज़ाउट के प्रमेय को बीजगणित के मौलिक प्रमेय के संस्करण के बहुभिन्नरूपी सामान्यीकरण के रूप में देखा जा सकता है जो प्रमाणित करता है कि डिग्री n के एक अविभाज्य बहुपद में n जटिल जड़ें होती हैं, यदि उन्हें उनकी बहुलताओं के साथ गिना जाता है।

द्विचर बहुपद के स्थितियों में, यह कहा गया है कि डिग्री के दो बहुपद d और e दो चर में, जिनमें सकारात्मक डिग्री का कोई सामान्य कारक नहीं है, बिल्कुल है बीजगणितीय रूप से बंद क्षेत्र में सामान्य de शून्य जिसमें गुणांक होते हैं, यदि शून्य को उनकी बहुलता के साथ गिना जाता है और अनंत पर बिंदु सम्मिलित होता है।

सामान्य स्थितियों को बताने के लिए, और अनंत पर शून्य को विशेष शून्य नहीं मानने के लिए, सजातीय बहुपदों के साथ काम करना और प्रक्षेप्य स्थान में शून्य पर विचार करना सुविधाजनक है। इस संदर्भ में, सजातीय बहुपद का प्रक्षेप्य शून्य $P(X_{0},\ldots ,X_{n})$ है, स्केलिंग तक, (n + 1)-ट्यूपल $(x_{0},\ldots ,x_{n})$ के तत्वों का K वह अलग है (0, …, 0), और ऐसा कि $P(x_{0},\ldots ,x_{n})=0$. यहाँ, स्केलिंग तक का कारण है $(x_{0},\ldots ,x_{n})$ और $(\lambda x_{0},\ldots ,\lambda x_{n})$ किसी भी अशून्य के लिए समान शून्य माना जाता है कि $\lambda \in K.$ दूसरे शब्दों में, शून्य आयाम n के प्रक्षेप्य स्थान में बिंदु के सजातीय निर्देशांक का समुच्चय है .

फिर, बेज़ाउट के प्रमेय में कहा गया है: n + 1 अनिश्चित में डिग्री $d_{1},\ldots ,d_{n}$ के n सजातीय बहुपद दिए गए हैं, जिनमें K के बीजगणितीय रूप से बंद विस्तार में सामान्य प्रक्षेप्य शून्य की केवल एक सीमित संख्या है, योग इन शून्यों की बहुलता का गुणनफल $d_{1}\cdots d_{n}.$ है।

सामान्यीकरण

बहुपद वलय को कई विधियों से सामान्यीकृत किया जा सकता है, जिसमें सामान्यीकृत घातांक के साथ बहुपद वलय, शक्ति श्रृंखला वलय, गैर-अनुवांशिक बहुपद वलय, तिरछा बहुपद वलय और बहुपद रिग (गणित) सम्मिलित हैं।

अनंत अनेक चर

बहुपद वलय का छोटा सा सामान्यीकरण अपरिमित रूप से अनेक अनिश्चितों की अनुमति देना है। प्रत्येक एकपदी में अभी भी केवल अनिश्चित संख्याओं की सीमित संख्या सम्मिलित होती है (जिससे इसकी डिग्री सीमित रहे), और प्रत्येक बहुपद अभी भी एकपदी का (सीमित) रैखिक संयोजन है। इस प्रकार, किसी भी व्यक्तिगत बहुपद में केवल सीमित रूप से कई अनिश्चितताएं सम्मिलित होती हैं, और बहुपदों को सम्मिलित करने वाली कोई भी परिमित गणना सीमित रूप से कई अनिश्चितताओं में बहुपदों के कुछ उपसमूह के अंदर रहती है। इस सामान्यीकरण में सामान्य बहुपद वलय का, मुक्त क्रमविनिमेय बीजगणित जैसा ही गुण है, अंतर केवल इतना है कि यह अनंत समुच्चय पर स्वतंत्र वस्तु है।

एक सामान्यीकृत बहुपद के रूप में परिबद्ध डिग्री के साथ एकपदी के अनंत (या परिमित) औपचारिक योग को परिभाषित करके सख्ती से बड़ी वलय पर भी विचार किया जा सकता है। यह वलय सामान्य बहुपद वलय से बड़ा है, क्योंकि इसमें चरों का अनंत योग सम्मिलित है। चूंकि यह कई वेरिएबल्स में पावर श्रेणी वलय या पावर श्रेणी से छोटा है। ऐसी वलय का उपयोग अनंत समुच्चय पर सममित कार्यों की वलय के निर्माण के लिए किया जाता है।

सामान्यीकृत घातांक

एक साधारण सामान्यीकरण केवल उस समुच्चय को बदलता है जिससे चर पर घातांक निकाले जाते हैं। जोड़ और गुणा के सूत्र तभी तक सार्थक हैं जब तक कोई घातांक जोड़ सके: Xⁱ ⋅ X^j = X^i+j. समुच्चय जिसके लिए जोड़ समझ में आता है (बंद और सहयोगी है) को मोनॉयड कहा जाता है। मोनॉयड एन से वलय आर तक कार्यों का समुच्चय जो केवल सीमित रूप से कई स्थानों पर गैर-शून्य है, उसे आर [एन] के रूप में ज्ञात वलय की संरचना दी जा सकती है, आर में गुणांक के साथ एन की 'मोनोइड वलय ' जोड़ है घटक-वार परिभाषित, जिससे यदि c = a + b, तब c_n = a_n + b_n एन में प्रत्येक एन के लिए। गुणन को कॉची उत्पाद के रूप में परिभाषित किया गया है, जिससे यदि c = a ⋅ b, फिर एन, सी में प्रत्येक एन के लिए_n सभी का योग है a_ib_j जहां i, j का सीमा N के तत्वों के सभी युग्मों पर होता है जिनका योग n होता है।

जब N क्रमविनिमेय है, तो फलन a को R[N] में औपचारिक योग के रूप में निरूपित करना सुविधाजनक है:

$\sum _{n\in N}a_{n}X^{n}$

और फिर जोड़ और गुणा के सूत्र परिचित हैं:

$\left(\sum _{n\in N}a_{n}X^{n}\right)+\left(\sum _{n\in N}b_{n}X^{n}\right)=\sum _{n\in N}\left(a_{n}+b_{n}\right)X^{n}$

और

$\left(\sum _{n\in N}a_{n}X^{n}\right)\cdot \left(\sum _{n\in N}b_{n}X^{n}\right)=\sum _{n\in N}\left(\sum _{i+j=n}a_{i}b_{j}\right)X^{n}$

जहां बाद वाले योग को N में सभी i, j पर लिया जाता है, जो कि n का योग है।

कुछ लेखक जैसे (Lang 2002, II,§3) इस मोनॉइड परिभाषा को प्रारंभिक बिंदु के रूप में लेने के लिए यहां तक ​​​​जाएं, और नियमित एकल चर बहुपद विशेष स्थितियों हैं जहां एन गैर-नकारात्मक पूर्णांकों का मोनॉइड है। अनेक चरों वाले बहुपदों में N को गैर-नकारात्मक पूर्णांकों के मोनॉइड की कई प्रतियों का प्रत्यक्ष उत्पाद माना जाता है।

N को गैर-ऋणात्मक परिमेय संख्याओं का योगात्मक मोनोइड मानकर वलयों और समूहों के कई रोचक उदाहरण बनाए जाते हैं, (Osbourne 2000, §4.4). पुइसेक्स श्रृंखला भी देखें।

शक्ति श्रृंखला

पावर श्रृंखला अनंत रूप से कई गैर-शून्य शब्दों की अनुमति देकर घातांक की पसंद को अलग दिशा में सामान्यीकृत करती है। इसके लिए घातांक के लिए उपयोग किए जाने वाले मोनॉइड N पर विभिन्न परिकल्पनाओं की आवश्यकता होती है, जिससे यह सुनिश्चित किया जा सके कि कॉची उत्पाद में योग सीमित योग हैं। वैकल्पिक रूप से, टोपोलॉजी को वलय पर रखा जा सकता है, और फिर टोपोलॉजी को अभिसरण अनंत रकम तक सीमित कर दिया जाता है। N की मानक पसंद के लिए, गैर-नकारात्मक पूर्णांक, कोई परेशानी नहीं है, और औपचारिक शक्ति श्रृंखला की वलय को घटक-वार जोड़ के साथ N से वलय आर तक कार्यों के समुच्चय के रूप में परिभाषित किया गया है, और कॉची x द्वारा दिया गया गुणन है। उत्पाद। घात श्रृंखला के वलय को उत्पन्न आदर्श के संबंध में बहुपद वलय के वलय के समापन के रूप में भी देखा जा सकता है

गैर क्रमविनिमेय बहुपद वलय

एक से अधिक चर वाले बहुपद वलय के लिए, उत्पाद X⋅Y और Y⋅X को बस समान के रूप में परिभाषित किया गया है। बहुपद वलय की अधिक सामान्य धारणा तब प्राप्त होती है जब इन दो औपचारिक उत्पादों के बीच अंतर बनाए रखा जाता है। औपचारिक रूप से, वलय आर में गुणांक के साथ एन नॉनकम्यूटिंग वेरिएबल्स में बहुपद वलय मोनोइड वलय R[N] है, जहां मोनॉइड एन एन अक्षरों पर मुक्त मोनोइड है, जिसे एन प्रतीकों के वर्णमाला पर सभी स्ट्वलय के समुच्चय के रूप में भी जाना जाता है। संयोजन द्वारा दिए गए गुणन के साथ न तो गुणांकों और न ही चरों को आपस में परिवर्तन की आवश्यकता होती है, किन्तु गुणांक और चर दूसरे के साथ परिवर्तनशील होते हैं।

जिस प्रकार क्रमविनिमय वलय R में गुणांकों के साथ n चरों में बहुपद वलय, रैंक n का मुक्त क्रमविनिमेय R-बीजगणित है, उसी प्रकार क्रमविनिमेय वलय R में गुणांकों के साथ n चरों में गैर-अनुक्रमिक बहुपद वलय, मुक्त साहचर्य, एकात्मक R-बीजगणित है। n जेनरेटर, जो n > 1 होने पर गैर-अनुवांशिक होता है।

विभेदक और तिरछा-बहुपद वलय

बहुपदों के अन्य सामान्यीकरण विभेदक और तिरछे-बहुपद वलय हैं।

एक विभेदक बहुपद वलय वलय R और R के δ से R की व्युत्पत्ति (अमूर्त बीजगणित) δ से निर्मित विभेदक संचालकों का वलय है। यह व्युत्पत्ति R पर संचालित होती है, और ऑपरेटर के रूप में देखे जाने पर इसे एक्स दर्शाया जाएगा। R के तत्व गुणन द्वारा R पर भी कार्य करते हैं। फलन संरचना को सामान्य गुणन के रूप में दर्शाया गया है। यह इस प्रकार है कि संबंध δ(ab) = aδ(b) + δ(a)b पुनः लिखा जा सकता है

जैसा

$X\cdot a=a\cdot X+\delta (a).$

इस संबंध को R में गुणांक वाले एक्स में दो बहुपदों के बीच विषम गुणन को परिभाषित करने के लिए बढ़ाया जा सकता है, जो उन्हें गैर-अनुवांशिक वलय बनाता है।

मानक उदाहरण, जिसे वेइल बीजगणित कहा जाता है, R को (सामान्य) बहुपद वलय k[Y ] मानता है, और δ को मानक बहुपद व्युत्पन्न${\tfrac {\partial }{\partial Y}}$ मानता है उपरोक्त संबंध में a = Y लेने पर, विहित रूपान्तरण संबंध प्राप्त होता है, X⋅Y − Y⋅X = 1. साहचर्यता और वितरण द्वारा इस संबंध को विस्तारित करने से स्पष्ट रूप से वेइल बीजगणित का निर्माण करने की अनुमति मिलती है। (Lam 2001, §1,ex1.9).

तिरछा-बहुपद वलय को R और R के वलय एंडोमोर्फिज्म f के लिए समान रूप से परिभाषित किया गया है, संबंध X⋅r = f(r)⋅X से गुणन का विस्तार करके साहचर्य गुणन उत्पन्न करने के लिए जो मानक जोड़ पर वितरित होता है। अधिक सामान्यतः धनात्मक पूर्णांकों के मोनॉइड N से R के एंडोमोर्फिज्म वलय में होमोमोर्फिज्म एफ दिया जाता है, सूत्र Xⁿ⋅r = F(n)(r)⋅Xⁿ तिरछा-बहुपद वलय बनाने की अनुमति देता है। (Lam 2001, §1,ex 1.11) तिरछा बहुपद वलय क्रॉस उत्पाद बीजगणित से निकटता से संबंधित हैं।

बहुपद रिग

एक बहुपद वलय की परिभाषा को इस आवश्यकता को शिथिल करके सामान्यीकृत किया जा सकता है कि बीजगणितीय संरचना आर क्षेत्र (गणित) या वलय (गणित) है, इस आवश्यकता के लिए कि आर केवल अर्धक्षेत्र या रिग (गणित) है; परिणामी बहुपद संरचना/विस्तार R[X] 'बहुपद रिग' है। उदाहरण के लिए, प्राकृतिक संख्या गुणांक वाले सभी बहुभिन्नरूपी बहुपदों का समुच्चय बहुपद रिग है।

यह भी देखें

• योगात्मक बहुपद
• लॉरेंट बहुपद

संदर्भ

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• Lang, Serge (2002), Algebra, Graduate Texts in Mathematics, vol. 211 (Revised third ed.), New York: Springer-Verlag, ISBN 978-0-387-95385-4, MR 1878556
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