מתוך ויקיספר, אוסף הספרים והמדריכים החופשי
הגדרה 1: טור
F
[
[
x
]
]
=
{
a
0
+
a
1
x
+
a
2
x
2
+
a
3
x
3
+
.
.
.
|
a
i
∈
F
}
{\displaystyle \mathbb {F} \left[\left[x\right]\right]=\left\{a_{0}+a_{1}x+a_{2}x^{2}+a_{3}x^{3}+...|a_{i}\in \mathbb {F} \right\}}
יהי
F
{\displaystyle \mathbb {F} }
שדה. נתבונן במ"ו
V
=
F
[
[
x
]
]
{\displaystyle V=\mathbb {F} \left[\left[x\right]\right]}
.
טור הוא סכום אינסופי של חזקות. נסמן
S
=
{
1
,
x
,
x
2
,
.
.
.
}
∈
V
{\displaystyle S=\left\{1,x,x^{2},...\right\}\in V}
(כל המקדמים אפסים מלבד אחד מהמקדמים)
תרגיל 1: האם
s
p
a
n
(
S
)
=
F
[
[
x
]
]
{\displaystyle span\left(S\right)=\mathbb {F} \left[\left[x\right]\right]}
לעיל?
הגדרה 2: פולינום
F
[
x
]
=
{
a
0
+
a
1
x
+
.
.
.
a
n
x
n
|
n
∈
N
∪
{
0
}
,
a
i
∈
F
,
a
n
≠
0
}
∪
{
0
}
{\displaystyle \mathbb {F} \left[x\right]=\left\{a_{0}+a_{1}x+...a_{n}x^{n}|n\in \mathbb {N} \cup \left\{0\right\},\,a_{i}\in \mathbb {F} ,\,a_{n}\neq 0\right\}\cup \left\{0\right\}}
תרגיל 2: נתבונן במ"ו
V
=
F
[
x
]
{\displaystyle V=\mathbb {F} \left[x\right]}
, אז
S
=
{
1
,
x
,
x
2
,
.
.
.
}
∈
V
{\displaystyle S=\left\{1,x,x^{2},...\right\}\in V}
מוכלת ב
F
[
x
]
{\displaystyle \mathbb {F} \left[x\right]}
. האם
s
p
a
n
(
S
)
=
F
[
x
]
{\displaystyle span\left(S\right)=\mathbb {F} \left[x\right]}
? האם
S
{\displaystyle S}
בת"ל?
כן. מפני שכל פולינום הוא סכום סופי של מחוברים מקבוצה של
S
{\displaystyle S}
. במילים אחרות, לכל
0
≠
p
∈
F
[
x
]
{\displaystyle 0\neq p\in \mathbb {F} \left[x\right]}
קיימים
a
0
,
.
.
,
a
n
∈
F
{\displaystyle a_{0},..,a_{n}\in \mathbb {F} }
כך ש
p
=
a
0
+
a
1
x
+
.
.
.
a
n
x
n
∈
s
p
a
n
(
1
,
x
,
.
.
,
x
n
)
{\displaystyle p=a_{0}+a_{1}x+...a_{n}x^{n}\in span\left(1,x,..,x^{n}\right)}
אשר מוכל ב
s
p
a
n
(
S
)
{\displaystyle span\left(S\right)}
.
S
{\displaystyle S}
בת"ל: נניח כי קיים צירוף לינארי מ-
S
{\displaystyle S}
כך ש-
c
1
x
i
1
+
.
.
+
c
n
x
i
n
=
0
{\displaystyle c_{1}x^{i_{1}}+..+c_{n}x^{i_{n}}=0}
כאשר
i
1
<
.
.
.
<
i
n
∈
N
∪
{
0
}
{\displaystyle i_{1}<...<i_{n}\in \mathbb {N} \cup \left\{0\right\}}
.
נניח בשלילה שקיים
1
≤
i
≤
n
{\displaystyle 1\leq i\leq n}
כך ש-
c
i
≠
0
{\displaystyle c_{i}\neq 0}
, אז הצירוף הלינארי לעיל הוא פולינום (טור) שונה מאפס.
לכן
c
1
=
.
.
.
=
c
n
=
0
{\displaystyle c_{1}=...=c_{n}=0}
ולפיכך
S
{\displaystyle S}
בת"ל.
דוגמה 1: תלות לינארית של פולינום
יהיה
B
=
(
2
+
x
,
2
x
+
x
2
,
x
2
)
{\displaystyle B=(2+x,2x+x^{2},x^{2})}
נבדוק האם
B
{\displaystyle B}
תלויה לינארית:
a
(
2
+
x
)
+
b
(
2
x
+
x
2
)
+
c
x
2
=
0
{\displaystyle a(2+x)+b(2x+x^{2})+cx^{2}=0}
2
a
+
(
a
+
2
b
)
x
+
(
b
+
c
)
x
2
=
0
{\displaystyle 2a+(a+2b)x+(b+c)x^{2}=0}
אז הפולינום מתאפס אם ורק אם מקדמיו שווים לאפס:
a
=
0
,
a
+
2
b
=
0
,
b
+
c
=
0
{\displaystyle a=0,\ \ \ a+2b=0,\ \ \ b+c=0}
מ"ו של
F
[
x
]
{\displaystyle \mathbb {F} \left[x\right]}
ו
F
[
[
x
]
]
{\displaystyle \mathbb {F} \left[\left[x\right]\right]}
אינו נוצר סופית: נניח בשלילה כי
(
v
1
,
.
.
,
v
n
)
{\displaystyle \left(v_{1},..,v_{n}\right)}
בסיס של
F
[
x
]
{\displaystyle \mathbb {F} \left[x\right]}
. אז כל קבוצה שמכילה יותר מ-
n
{\displaystyle n}
איברים צריכה להיות ת"ל. עם זאת, קבוצה
S
{\displaystyle S}
מכילה אינסוף איברים
(
1
,
x
,
x
2
,
.
.
.
)
{\displaystyle \left(1,x,x^{2},...\right)}
והיא בת"ל - סתירה.
S
{\displaystyle S}
מהווה בסיס של
F
[
x
]
{\displaystyle \mathbb {F} \left[x\right]}
לכל
n
∈
N
∪
{
0
}
{\displaystyle n\in \mathbb {N} \cup \left\{0\right\}}
נסמן
F
[
x
]
≤
n
=
s
p
a
n
(
1
,
.
.
,
x
n
)
{\displaystyle \mathbb {F} \left[x\right]_{\leq n}=span\left(1,..,x^{n}\right)}
כאשר
dim
(
F
[
x
]
≤
n
)
=
n
+
1
{\displaystyle \dim \left(\mathbb {F} \left[x\right]_{\leq n}\right)=n+1}
.אז
(
1
,
x
,
.
.
,
x
n
)
{\displaystyle \left(1,x,..,x^{n}\right)}
הוא בסיס של
F
[
x
]
≤
n
{\displaystyle \mathbb {F} \left[x\right]_{\leq n}}
.
אם
a
0
+
a
1
x
+
.
.
+
a
k
x
k
∈
F
[
x
]
≤
n
{\displaystyle a_{0}+a_{1}x+..+a_{k}x^{k}\in \mathbb {F} \left[x\right]_{\leq n}}
, ו
a
k
≠
0
{\displaystyle a_{k}\neq 0}
,
k
≤
n
{\displaystyle k\leq n}
. אז
[
a
0
+
a
1
x
+
⋯
+
a
k
x
k
]
B
=
[
a
0
a
1
⋮
a
k
0
⋮
0
]
∈
F
n
+
1
{\displaystyle \left[a_{0}+a_{1}x+\cdots +a_{k}x^{k}\right]_{B}={\begin{bmatrix}a_{0}\\a_{1}\\\vdots \\a_{k}\\0\\\vdots \\0\end{bmatrix}}\in \mathbb {F} ^{n+1}}