Тема . ММО (Московская математическая олимпиада)
Многочлены на ММО
Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела ммо (московская математическая олимпиада)
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#85490

Дан многочлен степени n ≥1  с целыми ненулевыми коэффициентами, каждый из которых является его корнем. Докажите, что модули всех коэффициентов этого многочлена не превосходят 2.

Источники: ММО - 2024, первый день, 11.4 (см. mmo.mccme.ru)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Пусть Р(х) — многочлен из условия, а — его свободный член В этой задаче первым делом необходимо подумать, правда ли, что а делится на каждый из коэффициентов многочлена...

Подсказка 2

Да, это правда, так как это многочлен с целыми коэффициентами и каждый из коэффициентов является корнем. Нетрудно догадаться, что если свободный член по модулю меньше двух, то и остальные коэффициенты по модулю меньше двух. Тогда попробуйте доказать, что |a| < 2.

Подсказка 3

Это можно доказать по индукции. Не забудьте про базу при n = 1, а при переходе воспользуйтесь тем, что P(a) = 0.

Подсказка 4

Распишите Р(а) и вынесите а за скобочку. Пусть b — коэффициент при х в Р(х). Какой остаток тогда имеет b при делении на a? Чему в таком случае может быть равно b? Рассмотрите разные случаи, в одном из которых нужно будет не забыть про предположение индукции.

Показать доказательство

Пусть данный в условии многочлен с ненулевыми коэффициентами:

        n
P(x) =anx + ...a1x+ a0

По условию ak  — корень этого многочлена, где k ∈{0,1,...,n} . И тогда:

         n
P(ak)= anak + ...+a1ak+ a0 = 0

Тогда a0  делится на все остальные коэффициенты многочлена ak  , а значит |a0|≥|ak|> 0  . Следовательно, достаточно проверить, что |a0|< 2  .

Докажем это по индукции по степени многочлена n  .

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

База индукции:

При n =0 :P (a )= a = 0
        0    0  (чего не могло быть по условию). При n =1 :

P(a0)= a1a0+ a0 = 0 =⇒ a1 = −1

И тогда P(x)=− x+ a0  , а P(a1)= 1+ a0  , откуда a0 = −1  .

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Переход индукции.

         n                    n−1
P(a0)=ana0 + ...+ a1a0 +a0 = a0(ana0 + ...+ a2a0+ a1+1)

Так как P(a0)=0  и a0 ⁄= 0  , имеем (anan0−1+ ...+ a2a0+ a1+ 1)=0  . Тогда a1+ 1  делится на a0  . Как показано выше a0  делится на a
 1  . Значит, a + 1
 1  делится на a
 1  , что возможно только при a  =±1.
 1

Если a1 = 1  , то        ..
a1 +1= 2.a0  , и утверждение доказано.

Если a1 = −1  , то преобразуем выражение дальше:

           n−1                       n−1             2   n−2
P(a0)= a0(ana0  + ...+ a2a0+ a1+ 1) =a0(ana0  + ...+ a2a0)= a0(ana0  + ...+ a3a0+ a2)

Опять-таки получаем, что

   n−2                       ..
(ana0  + ...+ a3a0+ a2)=0 =⇒  a2 .a0

Тогда a2 ...a0,a0...a2  , что возможно только если |a2|= |a0| . В случае если a2 = a0  , то мы пришли к выражению вида

           n−2      n−3
G(a0)= bn−2a0  + bn−1a0  + ...+ a0b1+ a0 =0,

где bi = ai+2  , имеющее тот же вид, что и P(a0)  , но степени на 2  меньшей. Из предположения индукции отсюда следует, что |a0|≤ 2  .

Если же a2 = −a0  , то домножим равенство на − 1  (эта операция не влияет на делимости коэффициентов и получим:

    n−2
−ana0  − ...− a3a0+ a0 = 0

Для которого снова применимо предположение индукции, а значит |a0|≤2  .

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное обучение
в Школково

Для детей ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Брянской областей, а также школьникам, находящимся в пунктах временного размещения Крыма обучение на платформе бесплатное.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ или олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!