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高等代数:学习资料详解

【摘要】:其中的乘积取遍α49=1除1以外的全部根.[1]MAA.problem 6044[J],Amer Math Monthly,1975,82.2.设一元n次多项式f在复数范围内的标准分解式是其中α1,α2,…,αs是f的全部不同复根,而次数n1+n2+…这个问题的解答就是Fi-bonacci数列.这个数列有许多有趣的组合解释.1960年,美国创刊一本名为Fibonacci Quar-terly的杂志,专门刊登研究这个数列的论文.为研究这个数列的性质,引入两个矩阵如下:证明:Qn+1=AnQ1;F1+F2+…

1.问等式

N=∏(1+α+α4=833

是否可能成立?其中的乘积取遍α49=1除1以外的全部根.

[1]MAA.problem 6044[J],Amer Math Monthly,1975,82.

2.设一元n次多项式fx)在复数范围内的标准分解式是

其中α1α2,…,αsfx)的全部不同复根,而次数n1+n2+…+ns=n.称多项式

f0x)=(x-α1)(x-α2)…(x-αs

为多项式fx)的根多项式,其次数是多项式fx)的不同根的个数,记作n0f),即

n0f)=degf0x)=s.

Mason(1981)-Stother(1983)定理 设多项式fx),gx),hx)都是不为常数的互素的复系数多项式,且满足条件f+g=h,那么

max{degf,degg,degh}≤n0fgh)-1.

利用Mason-Stother定理证明下面定理.

(1)(Fermat-Wiles定理的多项式形式)若n>2是一个正整数,那么多项式方程

xtn+ytn=ztn

在复系数多项式范围内没有非常数解.

(2)(Catalan-Mihailescu定理的多项式形式)若mn都是大于2的正整数,则多项式方程

fxm-gxn=1

在复系数多项式范围内没有非常数解.

(3)(Devenport定理)若fg是两个互素的且满足f3-g2≠0的不为常数的多项式,则有

[1]SLang.大学生数学专题讲座[M].马进喜,译.北京:机械工业出版社,2002.

[2]M BNathanson.Elementary Methods in Number Theory,GTM195[M].Berlin:Springer,2000.

3.满足条件:F1=F2=1,Fn=Fn-1+Fn-2n≥2,的数列{Fn}称为Fi-bonacci数列.

这个数列是意大利比萨的Leonardo Pisano在1202年出版的重要的代数学著作《计算之书》中给出的,而Fibonacci是他的绰号.在《计算之书》中Fibonacci提出一个问题:兔子出生以后两个月就可以生小兔,且一对兔子每月恰好生一对兔子.若现在有一对兔子,那么12个月后将有多少对兔子?这个问题的解答就是Fi-bonacci数列.

这个数列有许多有趣的组合解释.1960年,美国创刊一本名为Fibonacci Quar-terly的杂志,专门刊登研究这个数列的论文.

为研究这个数列的性质,引入两个矩阵如下:

证明:

(1)Qn+1=AnQ1

(3)F1+F2+…+Fn=Fn+2-1;

(4)F1+F3+…+F2n-1=F2n

(5)F2+F4+…+F2n=F2n+1-1;

(6)FmFn+1+Fm-1Fn=Fm+n

(7)Fn+1Fn-1-F2n=(-1)n

(8)利用矩阵研究{Fn}的更多的性质.

[1]瓦罗别耶夫.斐波那契数列[M].周春荔,译.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2010.

[2]周持中.斐波那契-卢卡斯序列及其应用[M].长沙:湖南科学技术出版社,1993.

4.由u0u1un=aun-1+bun-2n≥2,定义的数列称为二阶线性递推数列,利用矩阵的方法研究这个数列的各种性质.

[1]P Ribenboim.My Number,My Friends[M].Berlin:Springer,2000.

5.1970年,C.R.Johnson引入实正定矩阵的概念.

定义:设An阶实方阵,如果对于任意的n维非零实向量x总有xTAx>0,那么,就称A为实正定矩阵.

显然,这个定义不要求矩阵A的对称性.试研究实正定矩阵的各种性质和判定条件.(www.chuimin.cn)

[1]C R Johnson.Positive definite matrices[J].Amer Math Monthly,1970,77:259-264.

6.定义:若实方阵的所有顺序主子式都大于零,则称之为主正阵.若实方阵的所有主子式都大于零,则称之为完全主正阵.

证明S下面一些结论.

(1)主正阵的任何顺序主子阵仍是主正阵;完全主正阵的任何主子阵仍是完全主正阵.

(2)主正阵的转置阵仍是主正阵;完全主正阵的转置阵仍是完全主正阵.

(3)设A是完全主正阵,P是排列阵,那么PTAP是完全主正阵.

(4)完全主正阵没有负实特征根.

(5)完全主正阵的逆矩阵仍是完全主正阵.

[1]屠伯壎.主正阵与完全主正阵(I)[J].数学年刊:A辑,1989,10(6):733-741.

7.设矩阵A=(aij),B=(bkl),称分块矩阵(aijB)为矩阵AB的Kronecker积,或者张量积,记作:AB.例如,

那么

研究Kronecker积的性质.

(1)证明:

(ⅰ)(A1±A2)⊗B=A1B±A2B

(ⅱ)A⊗(B1±B2)=AB1±AB2

(ⅲ)cAB=AcB=cAB);

(ⅳ)(A1B1)(A2B2)=A1A2B1B2.

(2)若AB分别是m阶与n阶方阵,证明:|AB|=|A|n|B|m.

(3)若矩阵AB都可以对角化,那么它们的Kronecker积AB也可以对角化.

(4)若矩阵A1B1相似,A2B2相似,那么A1A2B1B2也相似.

(5)若矩阵AB都是正定矩阵,那么AB也是正定矩阵.

8.所有元素都是1或者-1,且任意两行相互正交的n阶方阵称为n阶Hadamard矩阵,例如:

等等.Hadamard矩阵有很多重要的应用.一个著名的猜想是:若n≡0(mod4),那么一定存在n阶Hadamard矩阵.

研究Hadamard矩阵的性质,并决定出阶数较低的全部Hadamard矩阵.

[1]魏万迪.组合论:下册[M].北京:科学出版社,1987.

[2]冯克勤,廖群英.有限域及其应用[M].大连:大连理工大学出版社,2011.

9.行列式有许多重要的应用,例如,可以用行列式来证明恒等式.利用行列式证明下列一些恒等式:

(1)若abc是互不相同的数,证明:

(2)若abc是互不相同的数,证明:

(3)对任意的abc都有

a3+b3+c3-3abc=(a+b+c)(a2+b2+c2-ab-bc-ca.

10.由行列式可以定义一些数列,例如利用n阶行列式定义斐波那契数列如下:

这样的定义还会有很多.研究这些不同的定义,并研究斐波那契数列的性质.

11.设矩阵A=(aijm×nB=(bijm×n,定义矩阵AB的Hadamard积为A°B=(aijbij).研究矩阵的Hadamard积的各种性质.

J.S.Hadamard,1865.12.8—1963.10.17.法国著名数学家,他最重要的数学成就是在1896年与比利时数学家De La Vallee Poussin各自独立证明了素数定理.

12.研究幂等矩阵、对合矩阵、幂零矩阵的各种性质.

13.若实方矩阵A=(aijn满足条件

aij=an-i+1,n-j+1

则称之为中心对称矩阵.研究这种矩阵的性质.