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गणित · शब्दावली

परिमेय भिन्न क्या है?

अन्य नाम: ध्रुव

परिभाषा 9.1 विश्वविद्यालय गणित — स्नातक वर्ष 1 · अध्याय 9 — परिमेय भिन्नें

KK (=R= \R या C\C) पर परिमेय भिन्न एक भागफल F=ABF = \frac{A}{B} है, जहाँ A,BK[X]A, B \in K[X], B0B \neq 0; दो भागफल AB\frac AB और AB\frac{A'}{B'} तब अभिन्न माने जाते हैं जब AB=ABAB' = A'B। प्रत्येक भिन्न का एक लघुकृत रूप है जिसमें gcd(A,B)=1\gcd(A, B) = 1, और वह अचरों तक अद्वितीय है। स्वाभाविक संक्रियाओं के साथ परिमेय भिन्नों का समुच्चय K(X)K(X) एक क्षेत्र है।

FF (लघुकृत रूप में) के ध्रुव BB के मूल हैं; किसी ध्रुव की कोटि BB के मूल के रूप में उसकी बहुलता है। FF की घात degF=degAdegBZ{}\deg F = \deg A - \deg B \in \Z \cup \{-\infty\} है।

उदाहरण

उदाहरण 9.2 (ध्रुव, कोटियाँ और घात पढ़ना)

मान लीजिए F=X3XX42X3+X2F = \dfrac{X^3 - X}{X^4 - 2X^3 + X^2}। दोनों परतों का गुणनखंडन कीजिए: अंश X(X1)(X+1)X(X-1)(X+1), हर X2(X1)2X^2(X-1)^2; उभयनिष्ठ गुणनखंड X(X1)X(X-1) काटिए:

F=X+1X(X1)(लघुकृत रूप)।F = \frac{X + 1}{X(X - 1)} \quad\text{(लघुकृत रूप)।}

ध्रुव: 00 और 11, दोनों सरल — कोटियाँ लघुकृत हर पर पढ़ी जाती हैं, अतः मूल हर के प्रत्यक्ष द्विक मूल निरर्थक हैं। घात: degF=12=1\deg F = 1 - 2 = -1, जो अनंतस्पर्शी रूप से दिखाई देती है (xx \to \infty होने पर xF(x)1xF(x) \to 1)। घात बहुपद की घात की भाँति व्यवहार करती है (degFG=degF+degG\deg FG = \deg F + \deg G, deg(F+G)max\deg(F + G) \leq \max), और यह लेखा-नियम नीचे गुणांक की खोज में लगातार प्रयुक्त होता है: “xF(x)xF(x) की सीमा” वाला हर तर्क वेश बदली हुई घात-गणना है।

उदाहरण 9.4 (पहले लघु कीजिए, फिर भाग दीजिए)

F=X3+1X21F = \dfrac{X^3 + 1}{X^2 - 1} का पूर्णांक भाग खोजिए। आँख मूँदकर भाग देने पर: X3+1=(X21)X+(X+1)X^3 + 1 = (X^2 - 1)X + (X + 1), अतः F=X+X+1X21F = X + \frac{X + 1}{X^2 - 1}। पर भिन्न लघुकृत नहीं थी: X3+1=(X+1)(X2X+1)X^3 + 1 = (X + 1)(X^2 - X + 1) और X21=(X+1)(X1)X^2 - 1 = (X+1)(X-1) में गुणनखंड X+1X + 1 साझा है, और

F=X2X+1X1=X+1X1:F = \frac{X^2 - X + 1}{X - 1} = X + \frac{1}{X - 1} :

पूर्णांक भाग वही XX है, पर भिन्नात्मक भाग सिमटकर एक ही ईंट रह जाता है, और 1-1 पर का “ध्रुव” कभी ध्रुव था ही नहीं। ध्रुव खोजने से पहले सदा न्यूनतम पदों तक लघु कीजिए: FF के ध्रुव लघुकृत हर के मूल हैं। (पूर्णांक भाग सरलीकरण से अप्रभावित रहता है, जैसा प्रतिज्ञप्ति 9.3 की अद्वितीयता गारंटी देती है।)

उदाहरण 9.8

F=1X(X1)(X2)F = \dfrac{1}{X(X-1)(X-2)} का वियोजन कीजिए। तीन सरल ध्रुव; हर एक पर आवरण विधि:

c0=1(01)(02)=12,c1=11×(12)=1,c2=12×1=12,c_0 = \frac{1}{(0-1)(0-2)} = \frac12, \quad c_1 = \frac{1}{1 \times (1 - 2)} = -1, \quad c_2 = \frac{1}{2 \times 1} = \frac12,

अतः F=1/2X1X1+1/2X2F = \dfrac{1/2}{X} - \dfrac{1}{X-1} + \dfrac{1/2}{X-2}X=3X = 3 पर जाँच: सीधे F(3)=1321=16F(3) = \frac{1}{3\cdot2\cdot1} = \frac16; वियोजन से 1/2312+1/21=1612+12=16\frac{1/2}{3} - \frac{1}{2} + \frac{1/2}{1} = \frac16 - \frac12 + \frac12 = \frac16

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