Gọi một đa thức hệ số thực là monic nếu nó có hệ số của bậc cao nhất bằng 1.
(1) Xây dựng đa thức có hệ số nguyên, bậc 29, monic, sao cho: mà thì đều có .
(2) Cho số nguyên dương và số nguyên tố lẻ. Chứng minh rằng là giá trị lớn nhất của số nguyên dương sao cho tồn tại đa thức hệ số nguyên bậc , monic, và thỏa mãn: mà thì đều có .
Gọi một đa thức hệ số thực là monic nếu nó có hệ số của bậc cao nhất bằng 1.
(1) Xây dựng đa thức có hệ số nguyên, bậc 29, monic, sao cho: mà thì đều có .
(2) Cho số nguyên dương và số nguyên tố lẻ. Chứng minh rằng là giá trị lớn nhất của số nguyên dương sao cho tồn tại đa thức hệ số nguyên bậc , monic, và thỏa mãn: mà thì đều có .
(1) Xây dựng đa thức có hệ số nguyên, bậc 29, monic, sao cho: mà thì đều có .
(2) Cho số nguyên dương và số nguyên tố lẻ. Chứng minh rằng là giá trị lớn nhất của số nguyên dương sao cho tồn tại đa thức hệ số nguyên bậc , monic, và thỏa mãn: mà thì đều có .
Đáp án chính thức: Tự luận
Hướng dẫn giải chi tiết
(1) Chọn
Ta có và với mọi , ta có .
Do đó , viết . Khi đó
Theo công thức Legendre, ta có nên . Suy ra
(2) Đặt .
Đầu tiên ta chứng minh thỏa mãn:
Xét
Tương tự chứng minh ý 1 suy ra .
Giờ ta chứng minh :
Trước hết, ta chứng minh bổ đề quen thuộc sau:
Bổ đề 0.1. Cho là đa thức bậc . Nếu với mọi thì là số nguyên với là hệ số bậc cao nhất của .
Chứng minh. Đặt . Khi đó với mọi .
Từ khai triển Newton ta có:
trong đó là các số nguyên và .
Vì hệ số của trong bằng , nên .
Suy ra , từ đó có điều phải chứng minh cho bổ đề.
Giả sử ngược lại tồn tại đa thức , monic, bậc , thỏa mãn và
với mọi .
Xét đa thức .
Với mọi , do nên .
Theo giả thiết phản chứng, ta có nên với mọi .
Vì monic bậc , hệ số cao nhất của bằng . Áp dụng bổ đề, ta có .
Mà nên , mâu thuẫn. Vậy .
Vậy giá trị lớn nhất của là .
Ta có và với mọi , ta có .
Do đó , viết . Khi đó
Theo công thức Legendre, ta có nên . Suy ra
(2) Đặt .
Đầu tiên ta chứng minh thỏa mãn:
Xét
Tương tự chứng minh ý 1 suy ra .
Giờ ta chứng minh :
Trước hết, ta chứng minh bổ đề quen thuộc sau:
Bổ đề 0.1. Cho là đa thức bậc . Nếu với mọi thì là số nguyên với là hệ số bậc cao nhất của .
Chứng minh. Đặt . Khi đó với mọi .
Từ khai triển Newton ta có:
trong đó là các số nguyên và .
Vì hệ số của trong bằng , nên .
Suy ra , từ đó có điều phải chứng minh cho bổ đề.
Giả sử ngược lại tồn tại đa thức , monic, bậc , thỏa mãn và
với mọi .
Xét đa thức .
Với mọi , do nên .
Theo giả thiết phản chứng, ta có nên với mọi .
Vì monic bậc , hệ số cao nhất của bằng . Áp dụng bổ đề, ta có .
Mà nên , mâu thuẫn. Vậy .
Vậy giá trị lớn nhất của là .