牛顿恆等式

牛顿恆等式

对于n次多项式F(X)有着名的牛顿恆等式。它是n次方程F(X)=0的n个根的同次幂的和与F(X)的函式之间关係的明确表述。

    • 中文名:牛顿恆等式
    • 外文名:newton identities
    • 学科:数学、物理学
    • 发明者:牛顿

背景

艾萨克·牛顿(Isaac Newton)是英国伟大的数学家、物理学家、天文学家和自然哲学家,其研究领域包括了物理学、数学、天文学、神学、自然哲学和鍊金术。

牛顿的主要贡献有发明了微积分,发现了万有引力定律和经典力学,设计并实际製造了第一架反射式望远镜等等,被誉为人类历史上最伟大,最有影响力的科学家。为了纪念牛顿在经典力学方面的杰出成就,“牛顿”后来成为衡量力的大小的物理单位。数学方面牛顿也贡献颇多,以他和莱布尼兹共同发明的微积分最为重要。除此以外,他还发现了了二项式展开定理、牛顿恆等式等重要定理。

定义

牛顿恆等式叙述如下:

设F(X)=0的n个根

.对于

则有

恆等式的证明

对于一元二次方程,即:

F%5Cleft(x%5Cright)%3Dax%5E2%2Bbx%2Bc%3D0%2Ca%5Cne0%5Cleft(1%5Cright).

牛顿恆等式,设

为方程两根,对于

,则有

下面是(2)(3)式的证明:

(2)的证明:

由于

为方程二根,易得

当k>2时,分别以

乘上这两个式子,得

ax%5Ek_1%2Bbx%5E%7Bk-1%7D_1%2Bcx%5E%7Bk-2%7D_1%3D0%2Cax%5Ek_2%2Bbx%5E%7Bk-1%7D_2%2Bcx%5E%7Bk-2%7D_2%3D0.

相加两个上面两式,即可得(2)。

(3)的证明:

由韦达定理:

所以

即(3)的一式成立,

又因为

所以

即(3)的二式成立。对于n>2其他情况,可以类比(2)(3)式加以证明

恆等式套用

一、证明韦达定理

由(3)式证明即可以看出:通过韦达定理既然可以推出(3)式,那么牛顿恆等式(3)式与韦达定理是等价的。通过逆推就可以证明韦达定理的正确性。

二、其他有用推论

1,通过方程1係数a,b,c,即可逐个确定

2, 如

3,通过牛顿恆等式,也可以由a,b,c的奇偶性推知

的奇偶性。

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