Теорема 2. Пусть  является
корнем уравнения
 является
корнем уравнения  , а
, а  - все корни уравнения
- все корни уравнения  . Тогда
. Тогда  - все корни уравнения
- все корни уравнения  .
.
Доказательство. Эту теорему мы докажем точно так же, как предыдущую. Во-первых,  
  , т.е. все указанные
числа являются корнями этого уравнения. Теперь докажем их попарное неравенство.
Пусть для
, т.е. все указанные
числа являются корнями этого уравнения. Теперь докажем их попарное неравенство.
Пусть для  
  . Т.к.
. Т.к.  , мы можем на него
сократить. Получим, что
, мы можем на него
сократить. Получим, что  ,
чего быть не может, т.к. мы брали все
,
чего быть не может, т.к. мы брали все  корней
 корней  ой степени из 1, а
среди них нет равных. Этим теорема доказана.
ой степени из 1, а
среди них нет равных. Этим теорема доказана.
Теорема 3. Пусть  является
корнем уравнения
 является
корнем уравнения  , а
, а  - первообразный корень
- первообразный корень  ой степени из 1. Тогда
ой степени из 1. Тогда  - все корни уравнения
 - все корни уравнения  .
.
Доказательство. Теорема очевидна. Возьмем ряд   из теоремы 2 и
применим к нему теорему 1 (
 из теоремы 2 и
применим к нему теорему 1 ( верно,
что
 верно,
что  ).
).
Эти три теоремы
иногда бывают очень полезны. При больших  нам достаточно
вычислить по корню для каждого из уравнений и составить ряд из всех решений для
обоих уравнений. К тому же, искать первообразные корни из 1 довольно легко. Это
покажет следующая теорема.
 нам достаточно
вычислить по корню для каждого из уравнений и составить ряд из всех решений для
обоих уравнений. К тому же, искать первообразные корни из 1 довольно легко. Это
покажет следующая теорема.
Теорема 4. Пусть  - корень
уравнения
 - корень
уравнения  . Тогда
. Тогда  .
.  является первообразным
корнем
 является первообразным
корнем  ой степени из 1 в том и
только в том случае, если
ой степени из 1 в том и
только в том случае, если  .
.
Доказательство.  . Теперь докажем
утверждение о том, что если
. Теперь докажем
утверждение о том, что если  является
первообразным корнем
 является
первообразным корнем  ой степени из
1, то
ой степени из
1, то  . Предположим
противное, т.е. пусть
. Предположим
противное, т.е. пусть  . Тогда
. Тогда  . Тогда имеем
. Тогда имеем  . Теперь заметим, что
. Теперь заметим, что  . Высчитаем степень
. Высчитаем степень  в этом выражении.
 в этом выражении.  . Но мы знаем, что
. Но мы знаем, что  . Теперь видно, что
. Теперь видно, что  , что противоречит
тому, что
, что противоречит
тому, что  - первообразный корень
 - первообразный корень
 ой степени из 1, т.к.
ой степени из 1, т.к.  .
. 
Нам осталось
доказать следствие в обратную сторону. Докажем, что если  , то
, то  - первообразный корень
- первообразный корень  ой степени из 1.
Доказательство снова будем вести от противного. Предположим, что для некого
ой степени из 1.
Доказательство снова будем вести от противного. Предположим, что для некого  выполнено равенство
 выполнено равенство  . Преобразуем его.
. Преобразуем его.  . Последнее утверждение
неверно, т.е. мы приходим к противоречию. Этим теорема доказана.
. Последнее утверждение
неверно, т.е. мы приходим к противоречию. Этим теорема доказана.
В математике широко
распространена функция Эйлера  , по
которой каждому число сопоставляется количество чисел, меньших его и
взаимно-простых с ним (включая единицу). Например,
, по
которой каждому число сопоставляется количество чисел, меньших его и
взаимно-простых с ним (включая единицу). Например,  ,
,  ,
,  . Общая формула функции
Эйлера нас сейчас не интересует. Нас интересует следующая, и последняя теорема
этого параграфа.
. Общая формула функции
Эйлера нас сейчас не интересует. Нас интересует следующая, и последняя теорема
этого параграфа.
Теорема 5. Уравнение  имеет ровно
 имеет ровно  первообразных корней.
 первообразных корней.
Доказательство. По предыдущей теореме корень  является первообразным
только тогда, когда
 является первообразным
только тогда, когда  в
обозначениях предыдущей теоремы. Поскольку каждому такому
 в
обозначениях предыдущей теоремы. Поскольку каждому такому  соответствует ровно
один первообразный корень (это соответствие взаимо-однозначное), то количество
первообразных корней равно количеству таких
 соответствует ровно
один первообразный корень (это соответствие взаимо-однозначное), то количество
первообразных корней равно количеству таких  , а их, как несложно
понять,
, а их, как несложно
понять,  .
.
Как вы, наверное, помните, в свое время у нас было несколько неравенств для модулей вещественных чисел. Интересно, что эти неравенства сохраняются и для комплексных чисел.
Лемма. 
Теорема 1. 
Доказательство. Докажем сначала неравенство  .
Сделаем мы это алгебраическим способом. Положим
.
Сделаем мы это алгебраическим способом. Положим  . Тогда
. Тогда  
  
  
  . Как мы знаем,
. Как мы знаем,  . Воспользуемся этим
неравенством.
. Воспользуемся этим
неравенством.  . Что и
требовалось доказать. Теперь возьмем
. Что и
требовалось доказать. Теперь возьмем  и
подставим в только что доказанное неравенство. Получим
 и
подставим в только что доказанное неравенство. Получим  . Этим доказана теорема
целиком.
. Этим доказана теорема
целиком.
Теорема 2. 
Доказательство. Доказательство снова проведем алгебраически. Как мы уже знаем из
предыдущей задачи (обозначения сохраняются),  . Мы также знаем, что
. Мы также знаем, что  , поэтому
, поэтому  . Последнее выражение и
дает требуемое неравенство. Подставляя
. Последнее выражение и
дает требуемое неравенство. Подставляя  , получаем вторую часть
неравенства. Теорема доказана.
, получаем вторую часть
неравенства. Теорема доказана.
В качестве комментария добавлю, что последняя теорема очень легко доказывается геометрически.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.