چندجمله‌ای‌ها

تعریف یک‌جمله‌ای
هر عبارت را، که به‌صورت حاصل‌ضرب یک عدد حقیقی در توان‌های صحیح نامنفیِ یک یا چند متغیر باشد، یک‌جمله‌ای (تک‌جمله‌ای) می‌نامند.

مثال ۱. الف) عبارت \(5x^{10}\) یک‌جمله‌ای است. (چرا؟)

ب) عبارت \(\frac{2x^2}{3}z\) یک‌جمله‌ای است. (چرا؟)

ج) عبارت \(2\sqrt{x}\) تک‌جمله‌ای نیست. (چرا؟)

د) عبارت \(-\sqrt{3}\,a^3x^2z\) تک‌جمله‌ای است. (چرا؟)

هـ) عبارت \(2x^2+2x\) تک‌جمله‌ای نیست. (چرا؟)

و) عبارت \(2x+3x\) یک‌جمله‌ای است. (چرا؟)

ز) عبارت \(\pi x^3\) تک‌جمله‌ای است. (چرا؟)

ح) عبارت \(3^x\) یک‌جمله‌ای نیست. (چرا؟)

ط) عبارت \(\frac{1}{x}\) تک‌جمله‌ای نیست. (چرا؟)

ی) عبارت \(\frac{1}{2}\) یک‌جمله‌ای است. (چرا؟)

از ما بپرسید


بله! با توجه به استدلالی که در قسمت «ی» مثال بالا دیدید همهٔ اعداد حقیقی، یک‌جمله‌ای هستند.
اگر مجموعهٔ یک‌جمله‌ای‌ها را با \(M\) نمایش دهیم، آن‌وقت می‌توان گفت که اعداد حقیقی زیرمجموعهٔ \(M\) هستند؛ به‌عبارت دیگر:
\[\mathbb{R}\subset M.\]

بله؛ زیرا \(\sqrt{2}+\sqrt{3}\) یک عدد حقیقی است.

 

تعریف ضریب عددی
در یک‌جمله‌ای‌ها به عددی که در متغیرها ضرب شده است، ضریب عددی می‌گویند.

مثال ۲. ضریب عددی هریک از یک‌جمله‌ای‌های زیر را تعیین کنید.
\[\frac{x^2y}{5},\;\sqrt{5}xy^2,\;-xy,\;\sqrt[3]{2}a^4\big(\frac{b}{\sqrt{2}}\big)\]

ضرب یک‌جمله‌ای‌ها
برای ضرب یک‌جمله‌ای‌ها کافی است ضرایب عددی را در هم ضرب کنیم و متغیرها را با استفاده از «قانون اعداد توان‌دار با پایه‌های مساوی» محاسبه کنیم. برای مثال، حاصل‌‌ضرب یک‌جمله‌ای‌های \(2x^2y\) و \(\frac{1}{3}x^5y^2z\) به‌صورت زیر محاسبه می‌شود.
\[\begin{aligned}&\big(2x^2y\big)\big(\frac{1}{3}x^5y^2z\big)\\[7pt]&=\big(2\times\frac{1}{3}\big)x^{(2+5)}y^{(1+2)}z^1\\[7pt]&=\frac{2}{3}x^7y^3z.\\[7pt]\end{aligned}\]

مثال ۳. حاصل هریک از عبارت‌های زیر را به‌صورت یک تک‌جمله‌ای بنویسید و ضریب عددی آن را مشخص کنید.

الف) \(\big(\frac{1}{2}a^2b\big)\big(ab\big)\big(\frac{-2}{7}a^2c^5\big)\)

ب) \(2\big(5xy^4\big)^2\big(-2x^5y^2\big)\)

ج) \(\big(-3x^3\big)^2\big(\frac{1}{3}x^2\big)^3\)

تعریف یک‌جمله‌ای‌های متشابه
هروقت قسمت‌های حرفی دو یا چند یک‌جمله‌ای یکسان باشند، به آنها یک‌جمله‌ای‌های متشابه می‌گویند.

مثال ۴.  کدام جفت از یک‌جمله‌ای‌های زیر متشابه‌اند و کدام جفت‌ها غیرمتشابه‌اند؟

الف) \(7ab,\;-3ba\)

ب) \(\frac{1}{2}xy^2, -3x^2y\)

ج) \(-\frac{5}{9}x^2zy, \sqrt{3}zx^2y\)

د) \(-\frac{2ab^2c^3}{5},\sqrt[3]{5}c^3ba^2\)

از ما بپرسید


بله.
دقت کنید که در تعریف یک‌‌جمله‌ای‌های متشابه نوشته شده که باید قسمت حرفی یکسان باشد. دربارهٔ ضرایب عددی چیزی نوشته نشده است. بنابراین، ضرایب عددی می‌توانند برابر یا متفاوت باشند.

بله.
کافی است از قسمت حرفی یک‌جمله‌ای‌های متشابه فاکتور بگیریم تا یک‌جمله‌ای حاصل و ضریب عددی آن را بیابیم. برای مثال:
\[\begin{aligned}&2a^3+\sqrt{2}a^3-5a^3\\&=(2+\sqrt{2}-5)a^3\\&=(-3+\sqrt{2})a^3.\end{aligned}\]
در یک‌جمله‌ای بالا، ضریب عددی \(-3+\sqrt{2}\) است.

تعریف دوجمله‌ای
به مجموع دوتا یک‌جمله‌ای غیرمتشابه، دوجمله‌ای می‌گویند.

مثال ۵. در هریک از قسمت‌های زیر، ابتدا مشخص کنید که آیا عبارت داده شده دوجمله‌ای هست یا نه. سپس، برای هر دو جمله‌ای مشخص کنید که از مجموع چه یک‌جمله‌ای‌هایی تشکیل شده است و ضریب عددی هر یک‌جمله‌ای آن را تعیین کنید.

الف) \(z-y\)

ب) \(2x^3y+y^2\)

ج) \(-3ab^2-4b^2c^3\)

د) \(2a^2b+4b^{-1}c^3\)

هـ) \(\frac{1}{5}z-\frac{ab}{3}\)

هـ) \(\sqrt[3]{2}uw^2-\sqrt{3x}y^2\)

تعریف چندجمله‌ای
مجموع چند یک‌جمله‌ای غیرمتشابه را چندجمله‌ای می‌نامند.
یک‌جمله‌ای‌ها نیز چندجمله‌ای هستند.

مثال ۶. کدام‌یک از عبارت‌های زیر چندجمله‌ای است؟

الف) \(x^2+xz+\sqrt{2}\)

ب) \(x^2y+x^3+\frac{x}{y}\)


نام‌گذاری چندجمله‌ای‌ها
برای نام‌گذاری چندجمله‌ای‌ها از حروف بزرگ انگلیسی استفاده می‌کنند. برای مثال، می‌توان چندجمله‌ای $x^2+y^2x$ را $P$ نامید. از طرفی، چون شناسایی متغیرهای یک چندجمله‌ای، مهم هستند، پس بهتر است چندجمله‌ای $P$ را به‌صورت $P(x,y)$ نمایش داد.

مثال ۷. الف) اگر \(P(x)=x^2+1\)، آن‌وقت \(P(2)\) را به‌دست آورید.

ب) اگر \(Q(x)=(x-1)(x+3)\)، آن‌وقت \(Q(-3)\) را به‌دست آورید.

توجه. تعاریف زیر برای چندجمله‌ای‌هایی هستند که فقط یک متغیر دارند.

صورت استاندارد یک چندجمله‌ای
اگر جمله‌های یک چندجمله‌ای به‌ترتیب توان متغیرش از بزرگ به کوچک مرتب شده باشد، می‌گویند که آن چندجمله‌ای به‌صورت استاندارد نوشته شده است.

مثال ۸. صورت استاندارد هریک از چندجمله‌ای‌های زیر را بنویسید.

الف) \(x-2x^2+1\)

ب) \(x^3-3x^4-1+2x^2\)

درجهٔ چندجمله‌ای
به بزرگ‌ترین توان متغیر در یک چندجمله‌ای، درجهٔ آن چندجمله‌ای می‌گویند. برای نشان دادن درجهٔ یک چندجمله‌ای از نماد \({\rm deg}\) استفاده می‌کنیم.
برای مثال، درجهٔ چندجمله‌ای \(1+3x-5x^2\) برابر \(2\) است؛ یا به‌عبارت دیگر: \[{\rm deg}\big(1+3x-5x^{\color{red}2}\big)={\color{red}2}.\]

مثال ۹. حاصل هریک از عبارت‌های زیر را به‌دست آورید.

الف) \({\rm deg}\big(x^3-3x^4-1+2x^2\big)\)

ب) \({\rm deg}(7)\)

ج) \({\rm deg}\big(\sqrt{2}x^5+\sqrt[3]{3}x^6+4+12x^2\big)\)

د) \({\rm deg}\big(x(x+1)\big)\)

مثال ۱۰. حاصل هریک از عبارت‌های زیر را به‌صورت یک چندجمله‌ای استاندارد بنویسید و درجهٔ آن را مشخص کنید.

الف) \(P(x)=(x^5+1)(x^2-x^3+x^5)\)

ب) \(Q(y)=(y^8-\sqrt{2}y^4+1)(y^8+\sqrt{2}y^4+1)\)

مثال ۱۱. بدون اینکه حاصل‌ضرب را به‌دست آورید، درجهٔ هریک از چندجمله‌ای‌های زیر را به‌دست آورید.

الف) \(P(y)=(y^2+y+1)(y^3+y^6+2)\)

ب) \(Q(z)=(z^2+z+1)(z^2-z+1)(z^6-z^4+1)\)

از ما بپرسید


چون \({\rm deg}\) مخفف واژهٔ \({\rm degree}\) به‌معنای درجه است.

همهٔ اعداد حقیقی به غیر از \(0\). ( قسمت «ب» مثال ۳ را ببینید.)
دقت کنید که عدد صفر را به‌صورت‌های زیر می‌توان نوشت: \[0=0\times x^0=0\times x^1=0\times x^2=\dots.\] بنابراین، درجه برای عدد \(0\) تعریف نمی‌شود.

خیر! دقت کنید که «درجه» برای چندجمله‌ای‌ها تعریف شده است، و در چندجمله‌ای‌ها، توان هر متغیر باید صحیح نامنفی باشد.

مثال ۱۲. فرض کنید \({\rm deg}\big(P(x)\big)=3\) و \({\rm deg}\big(Q(x)\big)=2\). حاصل عبارت‌های زیر را به‌دست آورید.

الف) \({\rm deg}\big(2P(x)\big)\)

ب) \({\rm deg}\big(P(x)-Q(x)\big)\)

ج) \({\rm deg}\big(P(x)\times Q(x)\big)\)

د) \({\rm deg}\big(P(x)+x^2Q(x)\big)\)

مثال ۱۳. اگر \(P(x)\) یک چهارجمله‌ای باشد، آن‌وقت حداقل مقدار \({\rm deg}\big(P(x)\big)\) چقدر است؟

مثال ۱۴. بدون اینکه حاصل‌ضرب را به‌دست آورید، ضریب عددی جمله‌ٔ درجه \(2\) هریک از چندجمله‌ای‌های زیر را به‌دست آورید.

الف) \((x-1)(1+2x^2+2x+x^4+x^3)\)

ب) \((5z^2-z+1)(2z^2-\sqrt{3}z-\sqrt{2})\)

از ما بپرسید


در چندجمله‌‌ای‌های با بیش از یک متغیر، درجه را نسبت به هریک از متغیرها تعریف می‌کنند.
برای مثال، درجهٔ \(xy^2+2\) نسبت به \(x\) برابر \(1\)، نسبت به \(y\) برابر \(2\)، و نسبت به \(x\) و \(y\) برابر \(3\) (مجموع توان‌های \(x\) و \(y\)) است.

اگر مسئله نگفته باشد درجه را نسبت به چه متغیری حساب کنیم، درجه را نسبت به همهٔ متغیرها به‌دست می‌آوریم.
در این مثال، باید درجه را نسبت به \(x\) و \(y\) در نظر بگیریم:
\(\bullet\) درجهٔ جملهٔ \(xy\) نسبت به \(x\) و \(y\) برابر \(2\)،
\(\bullet\) درجهٔ جملهٔ \(x^2y^3\) نسبت به \(x\) و \(y\) برابر \(5\)،
\(\bullet\) و درجهٔ جملهٔ \(1\) نسبت به \(x\) و \(y\) برابر \(0\) است.
بنابراین، درجهٔ \(xy+x^2y^3+1\) نسبت به \(x\) و \(y\) برابر \(5\) است.




نوشته‌های قبلی و بعدی


اشتراک
اطلاع از
شماره موبایل شما نمایش داده نمی‌‌شود.

0 پرسش‌ها و نظرات
Inline Feedbacks
مشاهده همه نظرات