2005年7月20日水曜日

x^12+64の因数分解

$x^{12}+64=(x^4)^3+4^3$
と考えると
$=(x^4+4)(x^8+4x^4+16)$

$x^4+4$は複2次式の計算で
$=x^4+4x^2+4-4x^2=(x^2+2)^2-(2x)^2=(x^2+2x+2)(x^2-2x+2)$
となるので,
$x^{12}+64=(x^2+2x+2)(x^2-2x+2)(x^8+4x^4+16)$

ところが,先に複2次式の計算をすると,
$x^{12}+64=(x^6)^2+8^2$
$=(x^6)^2+16x^6+8^2-16x^6=(x^6+8)^2-(4x^3)^2$
$=(x^6+4x+8)(x^6-4x+8)$

最初の答えとあわない.
まぁこれは単純なこと,
$(x^6+4x^3+8)(x^6-4x^3+8)$
の中に2つの因数
$(x^2+2x+2)(x^2-2x+2)$
があるはずである.
多項式の割り算は易しいので,実際に割り算を実行すると
$(x^6+4x^3+8)\div(x^2-2x+2)=x^4+2x^3+2x^2+4x+4$
$(x^6-4x^3+8)\div(x^2+2x+2)=x^4-2x^3+2x^2-4x+4$

このことから初めにあきらめた因数分解は
$(x^8+4x^4+16)=(x^4-2x^3+2x^2-4x+4)(x^4+2x^3+2x^2+4x+4)$
となることがわかる.

ということで,有理数の範囲の因数分解は
$(x^2-2x+2)(x^2+2x+2)(x^4+2x^3+2x^2+4x+4)(x^4-2x^3+2x^2-4x+4)$

1 件のコメント:

  1. 「2つの多項式x^4+2x^3+2x^2+4x+4とx^4-2x^3+2x^2-4x+4がどちらも有理数体上規約である」ことを示す必要がある。

    [証明]
    f(x)=x^4+2x^3+2x^2+4x+4とする。
    Eisensteinの定理(規約判定法)を素数2に対して適用することにより、f(x-1)=x^4-2x^3+2x^2+2x+1は有理数体上規約である。
    従って、f(x)も有理数体上規約。さらに、f(-x)=x^4-2x^3+2x^2-4x+4も有理数体上規約である。

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