■アポロニウスの最大最小問題(その21)
【1】シルベスターの終結式
f(x)=a0x^n+a1x^(n-1)+・・・+an-1x+an
g(x)=b0x^m+b1x^(m-1)+・・・+bm-1x+bm
が共通因子をもつための必要十分条件は,n+m次の行列式:Res(f,g)
|a0 a1・・・an・・・・・・0|
|0 a0 a1・・・an・・・0 |
|・・・・・・・・・・・・・・・ |
|0・・・・・・a0 a1・・・an|=0
|b0 b1・・・bm・・・・・・0|
|0 b0 b1・・・bm・・・0 |
|・・・・・・・・・・・・・・・ |
|0・・・・・・b0 b1・・・bm|
よく知られているようにf(x)=0が重根をもつためにはf(x)=0,f’(x)=0が共通根をもつことである.したがって,
Res(f,f’)=0
は,f(x)=0が重根をもつための必要十分条件条件である.たとえば,
f(x)=ax^2+bx+c,f’(x)=2ax+b
のとき,
Res(f,f’)=−a(b^2−4ac)
このように,Res(f,f’)に方程式の判別式が出現するのは当然のことである.
ちなみに,ワイエルシュトラスの楕円曲線
y^2=f(x)=x^3+px+q
はy=(xの3次式)のyをy^2に変えたものであるが,このとき
f’(x)=3x^2+p
Res(f,f’)=4p^3+27q^2
となる.4p^3 +27q^2 ≠0はこの代数曲線が特異点をもたないための条件である.
また,5次方程式
f(x)=x^5+px+q=0
はジラールの標準形と呼ばれるものであるが,一般に
f(x)=x^n+px+q
のとき
Res(f,f’)=(-1)^(n-1)(n−1)^(n-1)p^n+n^nq^(n-1)
と計算される.
n=3のとき2^2p^3+3^3q^2,
n=5のとき4^4p^5+5^5q^4
というわけである.
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