Feladat: 547. matematika feladat Korcsoport: 16-17 Nehézségi fok: nehéz
Megoldó(k):  Alpár L. ,  Barok Gy. ,  Déman P. ,  Erdős Pál ,  Feldheim E. ,  Grünwald T. ,  Klein T. ,  Lázár D. ,  Liebermann J. ,  Papp Gy. ,  Sámuel J. ,  Schossberger A. ,  Sebők Gy. ,  Székely Lilly ,  Turán Pál ,  Virányi I. ,  Waldapfel L. ,  Walient P. ,  Weisz F. 
Füzet: 1930/március, 214 - 215. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Egészrész, törtrész függvények, Előjel függvény, Kombinatorikai leszámolási problémák, Valós együtthatós polinomok, Feladat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1930/január: 547. matematika feladat

A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre.

Képezzük a φ(x) polinom együtthatóit:

b0=a0,b1=a1-a0α,b2=-a2-a1α,b3=-a3+a2α,...b4=a4+a3α,...b2k=(-1)k(a2k+a2k-1α)...bn+1=-(-1)[n2]anα.


Eszerint a páros indexű b együtthatókról biztosan tudjuk, hogy
sgb2k=sga2k,(1)
továbbá azt, hogy
sgbn+1=-sg(-1)[n2]an.(2)

Az f(x) együtthatóinak sorozatában mindig a páros indexű tagoknál áll elő jelváltás. Ha tehát n páros szám, akkor
azf(x)jelsorozata:++++...±és a  φ(x),,:+?-?+?...?±1
1
A φ(x) sorában a kérdőjelek azon tagok előjelét jelzik, amelyeket nem tudunk megállapítani.
Bárminő előjelet teszünk (vagy zérust) ezen jelek helyére, a b0,b1...bn, együtthatók sorában a jelváltások száma ugyanakkora, mint az f(x) együtthatóinak sorában; azonban sgbn+1=-sgbn. Így tehát
V(φ)=V(f)+1.

Ha pedig n páratlan szám, akkor
f(x)előjelsorozata:++++...±ésφ(x),,:+?-?+?...??±

Ebben az esetben már a b0,b1...bn-1 együtthatók sorozatában annyi jelváltozás van, mint az f(x) együtthatóinak sorozatában. Bármilyen előjelű a bn, még egy jelváltás lesz vagy bn-1 vagy bn után. Ha bn=0, akkor bn-1 és bn+1 adnak egy jelváltást. Tehát most is
V(φ)=V(f)+1.
 

Turán Pál bh. Bp.
 

Jegyzet. Barok György dolgozatában utalás történik a Decartes-Harriot-féle jelszabályra, amely szerint általános f(x) mellett V(φ)-V(f) különbségről csak annyit mondhatunk, hogy pozitív páratlan szám, legalább 1. A feladatunkban szereplő f(x) oly polinom, amelyre nézve a szóban forgó jelváltás-szaporulat a minimális 1.
Egy másik megoldás abból indul ki, hogy az f(x)=0 egyenlet összes gyökei valósak és ezt a Sturm-féle függvényekre való hivatkozással szeretné igazolni. Azonban az elgondolás és ennek alapján a számítás keresztülvitele hiányos és téves. Egyszerű példán igazolhatjuk, hogy a feladatunkban megadott tulajdonságok mellett van olyan f(x)=0 egyenlet, melynek gyökei nem mind valósak. Legyen adva az
f(x)x3+ax2-bx-c
függvény, ahol a, b, c pozitív számok. Ezen függvénynek van egy maximuma és egy minimuma, mégpedig a
3x2+2ax-b=0
egyenlet által meghatározott x1 és x2 helyen. Ezen egyenletnek valós gyökei vannak és ha x1<0, akkor x2>0; az x1 helyen f(x1) az f(x) maximuma, x2 helyen f(x2) az f minimuma. x1 és x2 értékei csak a és b függvényei; helyettesítve x1-t f(x)-be, a c értékét úgy választhatom meg, hogy f(x1)<0 legyen és ekkor az f(x)=0 egyenletnek csak egy valós gyöke lesz. (Gondoljunk az f(x) függvény grafikonjára!)
1Ugyanis a (2) miatt bn+1 előjele ellenkező az f(x) utolsó együtthatójának előjelével; bn előjele pedig (1) miatt megegyezik a felette állóval.