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本帖最后由 hbghlyj 于 2024-12-9 23:26 编辑 仿照Corollary 1.8.的证明:
设$s(x)=\gcd(f(x),h(x))$,设$f(x)=u(x)s(x),h(x)=v(x)s(x)$,则 $u(x)$与$v(x)$是互质的多项式。
\[f(x)h(x)(f(x)^2-h(x)^2)=(g(x)h(x))^2\]
设$w(x)=\frac{g(x)v(x)}{s(x)}$,则
\[\label1\tag1\implies u(x)v(x)(u(x)-v(x))(u(x)+v(x))=w(x)^2\]
设$(u,v,w)$是\eqref{1}的解,使得$\max(\deg u, \deg v)$最小。
继续仿照1.6.的证明:
因为$u(x)$与$v(x)$互质,所以左边4个因子是互质的,右边是完全平方,所以左边4个因子都是完全平方,即$u(x)$与$v(x)$与$u(x)+v(x)$与$u(x)-v(x)$都是完全平方。设
\[
u=a^2,\quad v=b^2,\quad u-v=c^2,\quad u+v=d^2
\]
则
\[(a+b)(a-b)(a+ib)(a-ib)=c^2d^2\]
\[\implies(a+b)(ia-ib)(a+b+ia-ib)(a+b-(ia-ib))=i(1+i)(1-i)c^2d^2\]
\[\implies(a+b)(ia-ib)(a+b+ia-ib)(a+b-(ia-ib))=(\sqrt{2i}cd)^2\]
设$u'=a+b,v'=ia-ib,w'=\sqrt{2i}cd$,这说明$(u',v',w')$也是\eqref{1}的解!
但$\max(\deg u',\deg v')\le\max(\deg a,\deg b)=\frac{\max(\deg u, \deg v)}2$,
根据假设的“$(u,v,w)$是使得$\max(\deg u, \deg v)$最小的\eqref{1}的解”,$\max(\deg u',\deg v')\ge\max(\deg u, \deg v)$,因此$$\frac{\max(\deg u, \deg v)}2\ge\max(\deg u, \deg v)$$
因此$\max(\deg u, \deg v)=0$,因此$u$和$v$是常数,代入$f(x)=u\cdot s(x),h(x)=v\cdot s(x)$得,$g(x)=\sqrt{\frac uv(u^2-v^2)}s(x)$,所以$\frac{f(x)}{g(x)},\frac{h(x)}{g(x)}$都是常数。 |
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