186. Кратные корни.
Среди чисел
входящих в разложение (3), могут быть, как мы уже упоминали, и одинаковые.
Соединяя в разложении (3) одинаковые сомножители в одну группу, можем написать его в виде:
где числа
различны и
Если в написанном таким образом разложении имеется множитель
то корень
называют корнем кратности
и вообще корень
многочлена
) называется корнем кратности
если
делится на
и не делится на
Укажем теперь другой признак кратности корня. Для этого введем в рассмотрение формулу Тейлора. Заметим прежде всего, что можем определить производные от многочлена
по тем же формулам, какие имели место при вещественной переменной:
Формула Тейлора
представляет собою элементарное алгебраическое тождество, содержащее буквы а и
справедливое не только при вещественных, но и при комплексных значениях этих букв.
Выведем теперь условие того, чтобы
было корнем
кратности k. Перепишем (6) в виде:
Многочлен, стоящий во второй квадратной скобке, имеет степень ниже степени
и отсюда видно [184], что первая квадратная скобка есть частное, а вторая — остаток при делении
) на
Для того чтобы
делилось на
необходимо и достаточно, чтобы этот остаток был равен тождественно нулю. Рассматривая его как многочлен относительно переменной (
), получаем следующее условие:
К этому условию мы должны еще добавить условие
ибо если бы и
, то
делился бы не только на
но и на
. Итак, условия (7) и (8) являются необходимыми и достаточными условиями того, чтобы
было корнем кратности k многочлена
Положим
следовательно,
Если
есть корень кратности k многочлена
то, в силу (7) и (8):
т. е. z = а будет корнем кратности
для
или, что то же, для
т. е. корень кратности k некоторого многочлена является корнем кратности
для производной этого многочлена. Применяя последовательно это свойство, убедимся, что он будет корнем кратности (k — 2) для второй производной, корнем кратности (k — 3) для третьей производной и т. д. и, наконец, корнем первой кратности, или, как говорят, простым корнем для производной
порядка.
Таким образом, если для
имеет место разложение
то для
будем иметь
где
многочлен, не имеющий уже корней, общих с