Теорема 2. Пусть является
корнем уравнения
, а
- все корни уравнения
. Тогда
- 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.к.
, мы можем на него
сократить. Получим, что
,
чего быть не может, т.к. мы брали все
корней
ой степени из 1, а
среди них нет равных. Этим теорема доказана.
Теорема 3. Пусть является
корнем уравнения
, а
- первообразный корень
ой степени из 1. Тогда
- все корни уравнения
.
Доказательство. Теорема очевидна. Возьмем ряд из теоремы 2 и
применим к нему теорему 1 (
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.
Теорема 4. Пусть - корень
уравнения
. Тогда
.
является первообразным
корнем
ой степени из 1 в том и
только в том случае, если
.
Доказательство. . Теперь докажем
утверждение о том, что если
является
первообразным корнем
ой степени из
1, то
. Предположим
противное, т.е. пусть
. Тогда
. Тогда имеем
. Теперь заметим, что
. Высчитаем степень
в этом выражении.
. Но мы знаем, что
. Теперь видно, что
, что противоречит
тому, что
- первообразный корень
ой степени из 1, т.к.
.
Нам осталось
доказать следствие в обратную сторону. Докажем, что если , то
- первообразный корень
ой степени из 1.
Доказательство снова будем вести от противного. Предположим, что для некого
выполнено равенство
. Преобразуем его.
. 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,
,
,
. Общая формула функции
Эйлера нас сейчас не интересует. Нас интересует следующая, и последняя теорема
этого параграфа.
Теорема 5. Уравнение имеет ровно
первообразных корней.
Доказательство. По предыдущей теореме корень является первообразным
только тогда, когда
в
обозначениях предыдущей теоремы. Поскольку каждому такому
соответствует ровно
один первообразный корень (это соответствие взаимо-однозначное), то количество
первообразных корней равно количеству таких
, 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
. Тогда
. Как мы знаем,
. Воспользуемся этим
неравенством.
. Что и
требовалось доказать. Теперь возьмем
и
подставим в только что доказанное неравенство. Получим
. Этим доказана теорема
целиком.
Теорема 2.
Доказательство. Доказательство снова проведем алгебраически. Как мы уже знаем из
предыдущей задачи (обозначения сохраняются), . Мы также знаем, что
, поэтому
. Последнее выражение и
дает требуемое неравенство. Подставляя
, 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.