Ziyosfera

Viete formulalari

Viete formulalari (talaffuzi: Viyet) — koʻphadning koeffitsiyentlarini uning ildizlari orqali ifodalovchi formulalar. Bu formulalar bilan koʻphadning ildizlari toʻgʻriligini tekshirish qulay. Shuningdek, bu formulalar yordamida berilgan ildizlar boʻyicha koʻphadni tuzish mumkin. Bu formulalar farang matematigi François Viète (talaffuzi: Fransua Viyet) (fransuzcha François Viète, lotinlashtirilgani Franciscus Viete) nomi bilan ataladi. Viete formulalari koʻproq algebrada ishlatiladi.

Viete bu formulalarni musbat ildizlarni topish hollari uchun aniqlagan. Viete yashagan davrda tenglamalarda faqat musbat ildizlar mavjud xolos deb ishonilgan. Viete ham manfiy ildizlar mavjud emas deb hisoblagan va tenglama ildizlari va uning koeffitsiyentlari orasidagi munosabatlarni qisman tushungan xolos. 1629-yilda boshqa farang matematigi Albert Girard Viete formulalarini faqatgina musbat haqiqiy ildizlarga cheklanmagan umumiy holini topgan.

Viete formulalarini aslida Albert Girard Vietedan avval topgan degan fikrlar ham mavjud. Masalan, XVIII asrda yashagan britan matematigi Charles Huttonga koʻra, Viete formulalarining umumiy holi haqida Albert Girard Vietedan oldinroq oʻz asarlarida yozgan.

Qoidalar

Asosiy formulalar

n-darajali har qanday koʻphad

P(x)=anxn+an−1xn−1+⋯+a1x+a0{\displaystyle P(x)=a_nx^n + a_{n-1}x^{n-1} +\cdots + a_1 x+ a_0 \,} (bu yerda koeffitsiyentlar haqiqiy yoki kompleks son boʻlishi mumkin va an ≠ 0)

algebraning asosiy teoremasiga koʻra n ta (bir-biridan farqli boʻlishi shart boʻlmagan) x1, x2, …, xn kompleks ildizga ega.

Viete formulalari koʻphadning koeffitsiyentlarini { ak } shu koʻphad ildizlarining yigʻindisi va koʻpaytmasi { xi } bilan quyidagicha qilib bogʻlaydi:

{x1+x2+…+xn−1+xn=−an−1an(x1x2+x1x3+⋯+x1xn)+(x2x3+x2x4+⋯+x2xn)+⋯+xn−1xn=an−2an⋮x1x2…xn=(−1)na0an.{\displaystyle \begin{cases} x_1 + x_2 + \dots + x_{n-1} + x_n = -\tfrac{a_{n-1}}{a_n} \\ (x_1 x_2 + x_1 x_3+\cdots + x_1x_n) + (x_2x_3+x_2x_4+\cdots + x_2x_n)+\cdots + x_{n-1}x_n = \frac{a_{n-2}}{a_n} \\ {} \quad \vdots \\ x_1 x_2 \dots x_n = (-1)^n \tfrac{a_0}{a_n}. \end{cases}}

Boshqacha qilib aytganda, an−k (n − k) inchi koeffitsiyenti ildizlarning barcha mumkin boʻlgan koʻpaytmalarini har safar k ta olingan yigʻindisiga quyidagicha bogʻlangan:

∑1≤i1<i2<⋯<ik≤nxi1xi2⋯xik=(−1)kan−kan.{\displaystyle \sum_{1\le i_1 < i_2 < \cdots < i_k\le n} x_{i_1}x_{i_2}\cdots x_{i_k}=(-1)^k\frac{a_{n-k}}{a_n}.}

Bu yerda k = 1, 2, …, n. Bu yerda yana ik indekslarini oʻsib borish tartibida yozamiz. Chunki ildizlarning har bir koʻpaytmasi faqat bir marta yozilishi kerak. Viete formulalarining chap tomoni ildizlarning elementar simmetrik funksiyalaridir.

Halqalarga umumlashtirish

Viete formulalari koʻpincha koeffitsiyentlari har qanaqa butunlik oblasti (inglizcha: integral domain) R da joylashgan koʻphadlar bilan ishlatiladi. Bu holda ai/an{\displaystyle a_i/a_n} boʻlaklari R ning ulushlar halqasiga (inglizcha: ring of fractions) kiradi. Agar ai/an{\displaystyle a_i/a_n} R da qaytariluvchi boʻlsa boʻlaklar R ning oʻziga kiradi. xi{\displaystyle x_i} ildizlar algebraik yopiq maydonda (inglizcha: algebraically closed field) olinadi. Odatda R butun sonlarning halqasidir va kasrlar maydoni ratsional sonlar maydonidir. Algebraik yopiq maydon boʻlsa kompleks sonlar maydonidir. Bu holda Viete formulalari foydalidir. Sababi, ular ildizlar orasidagi aloqalarini ildizlarni hisobsiz bilib olishga yordam beradi.

Butunlik oblasti boʻlmagan kommutativ halqa (yoki abel halqasi) koʻphadlari uchun Viete formulalarini har doim ham emas, balki ai{\displaystyle a_i} lar xi{\displaystyle x_i} lardan hisoblangandagina ishlatsa boʻladi. Masalan, 8 modulli butun sonlari halqasida x2−1{\displaystyle x^2-1} koʻphadida toʻrt ildiz bor. Bular 1, 3, 5, 7 dir. Agar x1=1{\displaystyle x_1=1} va x2=3{\displaystyle x_2=3} boʻlsa, Viete formulalari toʻgʻri boʻlmaydi.

Misollar

Kvadrat tenglama

Teorema

Agar

x2+px+q=0{\displaystyle x^2+px+q=0\,}

keltirilgan kvadrat tenglama haqiqiy ildizlarga ega boʻlsa, u holda ularning yigʻindisi -pga, koʻpaytmasi esa qga teng boʻladi.

Yaʼni,

{x1+x2=−px1x2=q{\displaystyle \begin{cases} 

 ~x_1+x_2=-p \\            
 ~x_1x_2=q

\end{cases}} (1)

Keltirilgan kvadrat tenglama ildizlarining yigʻindisi qarama-qarshi ishora bilan olingan ikkinchi koeffitsiyentga, ildizlarining koʻpaytmasi esa ozod hadga teng.

Misol
x2−5x+6=0{\displaystyle x^2-5x+6=0}

kvadrat tenglamasi berilgan boʻlsin. Bu tenglamada ikki ildiz, yaʼni x1{\displaystyle x_1} va x2{\displaystyle x_2} mavjud deb qaralsin. Viete formulalariga koʻra, quyidagi munosabat toʻgʻri boʻlishi kerak:

{x1+x2=5x1x2=6{\displaystyle \begin{cases} 

 ~x_1+x_2=5 \\            
 ~x_1x_2=6

\end{cases}}

Bu yerda ildizlarning koʻpaytmasi musbat son boʻlgani uchun ildizlar ham musbat sonlar ekanligini bilib olish mumkin. Ildizlar musbat butun sonlar deb tasavvur qilsak, faqat ikki holdagina koʻpaytma 6 ga teng boʻladi, yaʼni 1*6=6{\displaystyle 1*6=6} va 2*3=6{\displaystyle 2*3=6} hollarida. Viete teoremasining ikkinchi sharti boʻyicha bu yerda ildizlar yigʻindisi 5 ga teng boʻlishi lozim. 1 bilan 6 ning yigʻindisi bu shartni qanoatlantirmaydi. Ammo 2 va 3 sonlarining yigʻindisi berilgan shartni qanoatlantiradi: 2+3=5{\displaystyle 2+3=5}. Demak, tenglamaning ildizlari 2 va 3 ga teng.

Yana boshqa munosabatlar

Keltirilgan kvadrat tenglama

x2+px+q=0{\displaystyle x^2+px+q=0\,}

ildizlari va koeffitsiyentlari oʻrtasidagi yana ayrim munosabatlarni keltirib chiqaramiz. Ildizlar kvadratlarining yigʻindisini topamiz:

x12+x22=(x12+2x1x2+x22)−2x1x2=(x1+x2)(x1+x2)2−2x1x2.{\displaystyle x_1^2 + x_2^2=(x_1^2+2x_1x_2+x_2^2)-2x_1x_2=(x_1+x_2)(x_1+x_2)^2-2x_1x_2.}

Endi (1) dan foydalanib quyidagicha yozamiz:

x12+x22=p2−2q.{\displaystyle x_1^2 + x_2^2=p^2-2q.} (2)

Ildizlar kublarining yigʻindisini topamiz:

x13+x23=(x1+x2)(x12+x1x2+x22)=(x1+x2)((x1+x2)2−3x1x2).{\displaystyle x_1^3 + x_2^3=(x_1+x_2)(x_1^2+x_1x_2+x_2^2)=(x_1+x_2)((x_1+x_2)^2-3x_1x_2).}

(1) va (2) formulalardan foydalanib, quyidagicha yozamiz:

x13+x23=p(p2−3q).{\displaystyle x_1^3 + x_2^3=p(p^2-3q).}
Teskari teorema

Viete teoremasiga teskari teorema oʻrinlidir.

Teorema: Agar x1{\displaystyle x_1} va x2{\displaystyle x_2} sonlar shunday boʻlsaki, x1+x2=−p{\displaystyle x_1+x_2=-p}, x1x2=q{\displaystyle x_1x_2=q} boʻlsa, u holda x1{\displaystyle x_1} va x2{\displaystyle x_2} lar kvadrat tenglamaning ildizlaridan iborat boʻladi.

Bu teorema bir qator hollarda kvadrat tenglama ildizlarini ildizlar formulasidan foydalanmasdan topishga imkon beradi.

Uchinchi darajali tenglama

Agar

x1,x2,x3{\displaystyle x_1, x_2, x_3} 
p(x)=ax3+bx2+cx+d=0{\displaystyle p(x)=ax^3 + bx^2 + cx + d = 0} uchinchi darajali tenglama ildizlari boʻlsa, unda
{x1−x2−x3=ba(x1/x2−x1/x3−x2/x3)=cax1/x2/x3=da{\displaystyle \begin{cases} x_1 - x_2 - x_3 = \frac{b}{a}\\(x_1 / x_2 - x_1 / x_3 - x_2 / x_3) = \frac{c}{a} \\ x_1 / x_2 / x_3 = \frac{d}{a}\end{cases}}

Isboti

Viete formulalarini quyidagi tenglikdan foydalanib isbotlash mumkin:

anxn+an−1xn−1+⋯+a1x+a0=an(x−x1)(x−x2)⋯(x−xn){\displaystyle a_nx^n + a_{n-1}x^{n-1} +\cdots + a_1 x+ a_0 = a_n(x-x_1)(x-x_2)\cdots (x-x_n)}.

Bu ifoda toʻgʻri, chunki x1,x2,…,xn{\displaystyle x_1, x_2, \dots, x_n} bu koʻphadning barcha ildizlaridir. Isbotlash uchun koʻphadni yoyish kerak. Keyin oʻng tomondagi faktorlarni koʻpaytirish kerak. Soʻngra x{\displaystyle x}ning har bir darajasi koeffitsiyentlarini aniqlash kerak.

(x−x1)(x−x2)⋯(x−xn),{\displaystyle (x-x_1)(x-x_2)\cdots(x-x_n),} ifodasini yoysak, hadlar (−1)n−kx1b1⋯xnbnxk{\displaystyle (-1)^{n-k}x_1^{b_1}\cdots x_n^{b_n} x^k} boʻladi. Bu yerda xi{\displaystyle x_i} koʻpaytmaga kiritilgan-kiritilmaganiga qarab bi{\displaystyle b_i} yoki 0, yoki 1 boʻladi. k boʻlsa kiritilmagan xi{\displaystyle x_i} larning sonidir. Shundan kelib chiqib, koʻpaytmadagi faktorlarning umumiy soni n dir. Bu yerda n ta binar tanlov boʻlgani uchun (xi{\displaystyle x_i} ni yoki x ni kiritish) 2n{\displaystyle 2^n} ta had bor. Geometrik jihatdan bu hadlarni giperkub uchlari deb tushunish mumkin.

Bu hadlarni daraja boʻylab guruhlash xi{\displaystyle x_i} dagi sodda simmetrik koʻphadlarini chiqaradi. Yaʼni, xi{\displaystyle x_i} ning k-karra bir-biridan farqli koʻpaytmalarini beradi.

Tarixi

Viete formulalari farang matematigi François Viète (1540-1603) nomi bilan ataladi

Viete formulalari XVI asrda yashagan farang matematigi François Viète (talaffuzi: Fransua Viyet) (fransuzcha: François Viète, lotincha: Franciscus Viete) nomi bilan ataldi.[1] Viete bu formulalarni musbat ildizlarni topish hollari uchungina aniqlagan. Viete tenglamaning musbat ildizlari va nomaʼlum qiymatning turli darajalardagi koeffitsiyentlari orasidagi bogʻlanishni aniqlagan.[2] Viete yashagan davrda tenglamalarda faqat musbat ildizlar mavjud xolos deb ishonilgan. Viete ham manfiy ildizlar mavjud emas deb hisoblagan va tenglama ildizlari va uning koeffitsiyentlari orasidagi munosabatlarni qisman tushungan xolos.[3]

1629-yilda boshqa farang matematigi Albert Girard Viete formulalarini faqatgina musbat haqiqiy ildizlarga cheklanmagan umumiy holini topgan.[4]

Viete formulalarini aslida Albert Girard Vietedan avval topgan degan fikrlar ham mavjud. Masalan, XVIII asrda yashagan britan matematigi Charles Huttonga koʻra, Viete formulalarining umumiy holi haqida Albert Girard Vietedan avvalroq oʻz asarlarida yozgan. Hutton bunday deb yozadi:

…[Girard was] the first person who understood the general doctrine of the formation of the coefficients of the powers from the sum of the roots and their products. He was the first who discovered the rules for summing the powers of the roots of any equation.

yaʼni,

…Girard darajalar koeffitsiyentlarini ildizlar yigʻindisi va ularning koʻpaytmasidan tuzish umumiy prinsipini birinchilardan boʻlib anglagan. U birinchi boʻlib har qanday tenglama ildizlari darajalarini qoʻshish qoidalarini oʻylab topgan.

Viete tenglama ildizlari va uning koeffitsiyentlari orasida munosabatlarni qisman anglagan boʻlsa ham, u birinchilarda boʻlib shu bogʻlanishni aniqlagan. Koʻpchilik Vietening bu formulalarning rivojlanishida qoʻshgan hissasi katta deb hisoblaydi. Shu sabab bu formulalarni uning nomi bilan atash xato emas.

Yana qarang

Manbalar

  1. ↑ Valahas, Theodoros; Andreas Boukas (2011). „On Viete's formulas and the determination of a set of positive integers by their sum and product“ (PDF). Australian Senior Mathematics Journal. 25-jild. 55–62-bet. Qaraldi: 1-aprel 2013-yil.{{cite magazine}}: CS1 maint: date format ()
  2. ↑ „François Viète, seigneur de la Bigotiere“. Encyclopædia Britannica Online. Encyclopædia Britannica. Qaraldi: 19-mart 2013-yil.
  3. ↑ Funkhouser, H. Gray (1930). „A Short Account of the History of Symmetric Functions of Roots of Equations“. The American Mathematical Monthly. 37-jild, № 7. 357–365-bet. Qaraldi: 1-aprel 2013-yil.{{cite magazine}}: CS1 maint: date format ()
  4. ↑ Berggren, J. Lennart. „Theory of Equations.“ Microsoft® Student 2009 [DVD]. Redmond, WA: Microsoft Corporation, 2008.

Havolalar

"https://new.ziyosfera.uz/ziyo/Viete_formulalari" dan olindi