艾森斯坦因判別法

艾森斯坦因判別法

艾森斯坦判別法是代數的定理,給出了判定整係數多項式不能分解為整係數多項式乘積的充分條件。由高斯定理,這種好用的判別法也是多項式在有理數域不可約的充分條件。

定理定義


艾森斯坦判別法是說:給出下面的整係數多項式
如果存在素數,使得
不整除,但整除其他;
不整除,
艾森斯坦因判別法
艾森斯坦因判別法
那麼在有理數域上是不可約的。

應用例子


給了多項式,試確定它能否分解為有理係數多項式之積。
試用艾森斯坦判別法。素數2和3都不適合,考慮素數。整除的係數和常數項,但不整除首項。而且不整除10。所以在有理數域不可約。
有時候不能直接用判別法,或者可以代入后再使用。
例如考慮。這多項式不能直接用判別法,因為沒有素數整除x的係數1。但把代入為,可立刻看出素數7整除x的係數和常數項,但不整除常數項。所以有時通過代入便可以用到判別法。
艾森斯坦判別法得出的一個著名結果如下:
對素數,以下多項式在有理數域不可約。
要使用艾森斯坦判別法,先作代換。新的常數項是,除首項是1外,其他項的係數是二項式係數,大於0,所以可以被除盡。

驗證推導


對多項式取模,也就是把它的係數映射到整數模P的環上。這樣它便化為為非零常數。因為在域上的多項式有唯一分解,在模上會分解為單項式。
如果是在有理數上可約的,那麼會有多項式,使得。從上可知和取模分別為和,滿足。因為和模的常數項為零,這表示和的常數項均可被整除,所以的常數項可以被整除,與f係數的假設矛盾。因此得證。

進一步解釋


依據牛頓圖的理論在其進位數域,我們考慮一系列點的下凸集。
,其中是關於的最高次冪。對於一個艾森斯坦多項式,
對固而它的牛頓圖即點列的下凸集應當是一條從到的線段,其斜率為