抽象代数:证明x^5+x^4+x^3+x+1不可约
时间: 2023-06-28 18:10:31 浏览: 117
Factorization of the Cyclotomic Polynomials Qp^(n+1)(x)
我们可以使用反证法来证明$x^5+x^4+x^3+x+1$是不可约的。
假设$x^5+x^4+x^3+x+1$可约,那么它可以表示为两个次数小于等于2的多项式的乘积,即:
$x^5+x^4+x^3+x+1 = (x^2+ax+b)(x^3+cx^2+dx+e)$
其中$a,b,c,d,e$都是实数。我们注意到,由于$x^5+x^4+x^3+x+1$的系数都是1,所以$a,b,c,d,e$都必须是整数。
我们首先考虑第一个因子$x^2+ax+b$。由于它的次数小于等于2,因此它有两个复数根$r_1$和$r_2$。这意味着:
$x^2+ax+b = (x-r_1)(x-r_2)$
同样地,我们考虑第二个因子$x^3+cx^2+dx+e$。它的次数也小于等于2,因此它有三个复数根$s_1,s_2,s_3$。这意味着:
$x^3+cx^2+dx+e = (x-s_1)(x-s_2)(x-s_3)$
现在我们考虑将两个因子相乘的结果展开:
$(x^2+ax+b)(x^3+cx^2+dx+e) = x^5 + (a+c)x^4 + (ac+b+d)x^3 + (ad+bc+e)x^2 + (bd+ae)x + be$
我们将它与$x^5+x^4+x^3+x+1$进行比较,得到以下等式:
\begin{aligned} a+c &= 1 \\ ac+b+d &= 1 \\ ad+bc+e &= 1 \\ bd+ae &= 0 \\ be &= 1 \end{aligned}
我们注意到,由于$a,b,c,d,e$都是整数,因此$be$必须等于1或-1。但是,由于$x^5+x^4+x^3+x+1$的系数都是正数,因此$be$必须等于1。这意味着$b$和$e$都必须等于1或-1。
现在我们考虑可能的情况:
如果$b=e=1$,那么$bd+ae$等于2,与等式$ad+bc+e=1$矛盾。
如果$b=e=-1$,那么$bd+ae$等于-2,与等式$ad+bc+e=1$矛盾。
如果$b=1$且$e=-1$,那么$bd+ae$等于-1,与等式$ad+bc+e=1$矛盾。
如果$b=-1$且$e=1$,那么$bd+ae$等于-1,与等式$ad+bc+e=1$矛盾。
因此,我们无法找到一组整数$a,b,c,d,e$,使得$x^5+x^4+x^3+x+1$能够表示为两个次数小于等于2的多项式的乘积。因此,$x^5+x^4+x^3+x+1$是不可约的。
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