Задан многочлен степени 5 с целыми коэффициентами, который при x=1 даёт 2, при x=2 даёт 3. Какие ограничения на коэффициенты можно вывести, и какие есть варианты представления всех таких многочленов
Коротко: такие многочлены задаются однозначно как P(x)=(x−1)(x−2)Q(x)+x+1,
P(x)=(x-1)(x-2)Q(x)+x+1, P(x)=(x−1)(x−2)Q(x)+x+1,
где Q(x)∈Z[x]Q(x)\in\mathbb Z[x]Q(x)∈Z[x] — произвольный многочлен степени ≤3\le 3≤3 (для степени 555 ровно degQ=3\deg Q=3degQ=3). Это эквивалентно двум линейным ограничениям на коэффициенты a0,…,a5a_0,\dots,a_5a0,…,a5: ∑k=05ak=2,∑k=05ak2k=3.
\sum_{k=0}^5 a_k=2,\qquad \sum_{k=0}^5 a_k2^k=3. k=0∑5ak=2,k=0∑5ak2k=3. Явная параметризация: положим Q(x)=b3x3+b2x2+b1x+b0Q(x)=b_3x^3+b_2x^2+b_1x+b_0Q(x)=b3x3+b2x2+b1x+b0 с целыми bib_ibi. Тогда P(x)=(x2−3x+2)Q(x)+x+1,
P(x)=(x^2-3x+2)Q(x)+x+1, P(x)=(x2−3x+2)Q(x)+x+1,
и коэффициенты a5,…,a0a_5,\dots,a_0a5,…,a0 выражаются через bib_ibi как a5=b3,a4=b2−3b3,a3=b1−3b2+2b3,a2=b0−3b1+2b2,a1=−3b0+2b1+1,a0=2b0+1.
\begin{aligned} a_5&=b_3,\\ a_4&=b_2-3b_3,\\ a_3&=b_1-3b_2+2b_3,\\ a_2&=b_0-3b_1+2b_2,\\ a_1&=-3b_0+2b_1+1,\\ a_0&=2b_0+1. \end{aligned} a5a4a3a2a1a0=b3,=b2−3b3,=b1−3b2+2b3,=b0−3b1+2b2,=−3b0+2b1+1,=2b0+1. Итого: семейство всех таких многочленов имеет 4 целых параметра b0,b1,b2,b3b_0,b_1,b_2,b_3b0,b1,b2,b3; равенства P(1)=2,P(2)=3P(1)=2,P(2)=3P(1)=2,P(2)=3 эквивалентны указанным двум линейным условиям и делимости P(x)−(x+1)P(x)-(x+1)P(x)−(x+1) на (x−1)(x−2)(x-1)(x-2)(x−1)(x−2).
P(x)=(x−1)(x−2)Q(x)+x+1, P(x)=(x-1)(x-2)Q(x)+x+1,
P(x)=(x−1)(x−2)Q(x)+x+1, где Q(x)∈Z[x]Q(x)\in\mathbb Z[x]Q(x)∈Z[x] — произвольный многочлен степени ≤3\le 3≤3 (для степени 555 ровно degQ=3\deg Q=3degQ=3). Это эквивалентно двум линейным ограничениям на коэффициенты a0,…,a5a_0,\dots,a_5a0 ,…,a5 :
∑k=05ak=2,∑k=05ak2k=3. \sum_{k=0}^5 a_k=2,\qquad \sum_{k=0}^5 a_k2^k=3.
k=0∑5 ak =2,k=0∑5 ak 2k=3.
Явная параметризация: положим Q(x)=b3x3+b2x2+b1x+b0Q(x)=b_3x^3+b_2x^2+b_1x+b_0Q(x)=b3 x3+b2 x2+b1 x+b0 с целыми bib_ibi . Тогда
P(x)=(x2−3x+2)Q(x)+x+1, P(x)=(x^2-3x+2)Q(x)+x+1,
P(x)=(x2−3x+2)Q(x)+x+1, и коэффициенты a5,…,a0a_5,\dots,a_0a5 ,…,a0 выражаются через bib_ibi как
a5=b3,a4=b2−3b3,a3=b1−3b2+2b3,a2=b0−3b1+2b2,a1=−3b0+2b1+1,a0=2b0+1. \begin{aligned}
a_5&=b_3,\\
a_4&=b_2-3b_3,\\
a_3&=b_1-3b_2+2b_3,\\
a_2&=b_0-3b_1+2b_2,\\
a_1&=-3b_0+2b_1+1,\\
a_0&=2b_0+1.
\end{aligned}
a5 a4 a3 a2 a1 a0 =b3 ,=b2 −3b3 ,=b1 −3b2 +2b3 ,=b0 −3b1 +2b2 ,=−3b0 +2b1 +1,=2b0 +1.
Итого: семейство всех таких многочленов имеет 4 целых параметра b0,b1,b2,b3b_0,b_1,b_2,b_3b0 ,b1 ,b2 ,b3 ; равенства P(1)=2,P(2)=3P(1)=2,P(2)=3P(1)=2,P(2)=3 эквивалентны указанным двум линейным условиям и делимости P(x)−(x+1)P(x)-(x+1)P(x)−(x+1) на (x−1)(x−2)(x-1)(x-2)(x−1)(x−2).