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笛卡兒符號法則

笛卡爾符號法則(Descartes' rule of signs)是一個用於估計一元實係數多項式正根和負根個數的數學法則,由法國哲學家和數學家笛卡爾在其著作《幾何學》(La Géométrie)中首次提出。這個法則可以幫助我們確定多項式函式根的性質,即正根和負根的可能數量。

法則內容如下:

正根的個數:

等於多項式係數序列中符號變化的次數。

或者比這個次數小2的倍數。

負根的個數:

等於將多項式中所有奇數次項係數變號後,新多項式係數序列中符號變化的次數。

或者比這個次數小2的倍數。

例如,對於多項式 (x^3 + x^2 - x - 1),在第二項和第三項係數之間有一個符號變化(從正到負),因此這個多項式有一個正根。實際上,這個多項式可以分解為 ((x+1)^2(x-1)),其根為 -1(兩個)和 1,與法則預測相符。對於負根,將所有奇數次項係數變號後得到的新多項式為 (-x^3 + x^2 + x - 1),有兩個符號變化,說明原多項式有兩個或沒有負根。這個多項式可以分解為 (-(x-1)^2(x+1)),其根為 1(兩個)和 -1,與法則預測相符。

特殊情況:

如果已知多項式只有實數根,那麼可以利用笛卡爾符號法則完全確定正根的個數。由於零根(即重根)的重複度很容易計算,因此也可以求出負根的個數。這樣,所有根的符號都可以被確定。

通過套用笛卡爾符號法則,我們可以對一元實係數多項式的根的性質有一個大致的了解,而無需實際求解方程。這對於理解多項式的行為和結構非常有幫助。