设 满足:对于任意 ,
(1)若 为整系数多项式,证明 的任意非零项的次数均为奇数;
(2)构造满足条件的非多项式映射 。
这是解答题,请在纸上写出完整过程。写完后对照解答给自己评分。
先独立尝试,再展开工具说明与想法来源。
局部有限和指对每个固定输入只有有限项非零,不涉及分析中的收敛交换。这里用 同时保证奇性、整系数和消失条件。
想法从哪来:固定一个变量,让整除模数不断增大,看看是否能把被整除量化成固定整数。 对整系数多项式,模 下可把 换成 ,于是所有足够大的模数都整除 ,它只能为0。这个奇性结论反过来也给构造提示。 要做非多项式函数,不妨把许多奇整系数多项式叠加;但真正的无穷和有收敛问题,所以给第 项装上在前 个正整数处消失的因子。每个整数输入只剩有限项,整除性可逐项相加;后面的阶乘型增长则确保所得函数无法是任何固定次数多项式。
第一问把 写成模 下的 ,再让模数无限增大。第二问构造局部有限的奇整系数多项式和:每个整数点只有有限项非零,因此既保留整除性又能超过任意固定次数多项式的增长。
(1)固定正整数 ,令 。因为 ,整系数多项式满足
题设于是给出每个整数 都整除固定整数 ,故
这对无穷多个 成立,所以多项式恒等式 成立。故 是奇多项式,所有非零项次数均为奇数。
(2)对 定义奇整系数多项式
并对 定义
当 时 ,故也可把上式看成局部有限的无穷和。每一项均为正整数,所以 。
对任意 和任意 ,因 为奇整系数多项式,
把有限个非零项相加,即得 。
最后
故 ,其增长快于任意固定次数多项式,所以 不是多项式映射。这完成构造。
局部有限性保证定义不涉及无穷级数收敛;每个 的奇性和整系数性分别保证符号变换与模同余。阶乘下界排除了与任何多项式在全部正整数上相等的可能。
整除函数题可把“和”转成奇延拓下的“差”。构造非多项式时,使用在每个整数点最终为零的多项式基,可安全地拼接无限多个整除保持项。
除证明多项式必奇外,还需设计逐点仅有限项非零的奇多项式和,既保整除与正性又用阶乘下界证明非多项式。
已记下,谢谢!