Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела многочлены
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#136155

(a) Докажите, что для любого многочлена P(x)∈ℝ [x]  существует многочлен Q  такой, что P(x)= Q(x+1)− Q(x),  и этот многочлен     Q  определен с точностью до прибавления произвольной константы.

(b) Пусть k  — натуральное число. Докажите, что существует многочлен P(x)  степени k+ 1,  такой, что

1k+ 2k+...+nk =P (n)

для любого натурального n.

Показать доказательство

(a) Пусть

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

и

        m       m −1
Q(x)=bmx  + bm −1x    +...+b0.

Тогда

Q(x+ 1)− Q(x)= bm (x +1)m+ b   (x +1)m−1+ ...+ b − bmxm − b xm− 1− ...− b .
                         m−1              0         m− 1          0

Коэффицент при xm  равен 0, а при xm−1  равен bmm ⁄= 0.  Значит, m =n +1  и bn+1 = nan+1.

Докажем индукцией по n,  что такой многочлен Q(x)  существует и единственен с точностью до прибавления константы. База для n =0  очевидна, докажем переход от n− 1  к n.  Так как bn+1  мы уже нашли, то пусть

P ′(x)=P (x)− bn+1(x+ 1)n+1+ bn+1xn+1.

По предположению индукции (так как степень P′(x)  не больше n− 1  ) существует многочлен Q′(x)  что

P′(x)= Q′(x +1)− Q′(x).

Но тогда возьмём

Q(x)= Q′(x)+ bn+1xn+1

и получим, что

P(x)= P′(x)+ bn+1(x+ 1)n+1− bn+1xn+1 = Q′(x +1)− Q′(x)+ bn+1(x+ 1)n+1− bn+1xn+1 = Q(x+ 1)− Q (x)

Значит, такой многочлен Q(x)  существует. Теперь докажем его единcтвенность с точностью до прибавления константы. Пусть

P(x) =Q(x+ 1)− Q (x),

тогда

 ′              n+1
Q (x)= Q(x)− bn+1x  ,

где bn+1 =-an-.
      n+1  Тогда

P(x)= Q′(x+ 1)− Q ′(x)+b  (x +1)n+1− b  xn+1.
                     n+1          n+1

Пусть

P′(x)= P(x)− bn+1(x+1)n+1+ bn+1xn+1 = Q′(x +1)− Q′(x).

Многочлен P′(x)  однозначно восстанавливается по P (x).  Но тогда по предположению индукции Q′(x)  однозначно восстанавливается с точностью до прибавления константы, откуда и следует единcтвенность Q (x)  с точностью до прибавления константы.

(b) Условие равносильно тому, что P (0)= 0  и

(x+ 1)k =P (x +1)− P(x).

Как мы поняли из пункта (a), многочлен P(x),  удовлетворяющий второму условию, существует и единственен с точностью до прибавления константы, тогда сдвинем его на константу так, что P(0) =0.  Также мы ранее уже доказывали, что его степень равна k+ 1.

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 онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

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

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и 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!