Mason-Stothers定理,或簡稱Mason定理,是數學上關於多項式的定理,而這定理類似於整數上的abc猜想。這定理以1981年出版相關論述的Walter Wilson Stothers以及稍後獨立發現這定理的R. C. Mason為名。
此定理陳述如下:
:設、、為一個域上彼此互質的多項式、的導數不全是0(Vanishing)導數的多項式,那麼有
::\max\{\deg(a),\deg(b),\deg(c)\} \le \deg(\operatorname{rad}(abc))-1.
其中是所有相異的不可約多項式的乘積。對於代數閉域而言,這是與有相同的根的最小多項式;在這狀況下,即代表彼此相異的根的數量。
例子
*對特徵為0的域而言,、、不全为0(Vanishing)導數的多項式的等價條件是這些多項式不全是常數。對於特徵為的域而言,假定這些多項式不全是常數並不足夠,像例如說,對特徵為的域而言,這等式可給出三個多項式(其中與是等號左邊的加數,而放在等號右邊)的最大次數為,但其根基(也就是相異的根的數量)的次數僅僅為。
*設及可給出使得Mason-Stothers定理等號成立的例子,而這顯示說在一些狀況下,不等式是最佳可能。
*Mason-Stothers定理的一個推論是費馬最後定理在函數域上的類比:對於彼此互質的多項式、、,若且相關聯的域的特徵不能除盡且,那麼、、至少有一個為0或者這三個多項式全是常數。
證明
給出了以下關於Mason-Stothers定理的初等證明:
第一步、這條件表示說、以及等朗斯基行列式全數相等,設其共通值為。
第二步、、、這三個導數至少有一個不全為0(Vanishing)及、、彼此互質這兩點表示說不等於零。
像例如說,若,那麼,故可除盡(而這是因為與彼此互質),因此,而這是因為在非常數的狀況下,有之故。
第三步、同時可被、以及這三組最大公因數除盡。由於這些多項式彼此互質之故,因此可被其乘積除盡;且因不等於零之故,因此有
:
第四步、將上式以下列不等式取代:
: − (相異的根的數量)
: − (相異的根的數量)
: − (相異的根的數量)
(其中根取自某個代數閉包)
且因為
:
之故,因此有
:
而這正是所要證明的。
推廣
這定理有一個將多項式環以取代的自然推廣,該推廣如下:
設是一個特徵為零的代數閉域,設是一個為的,並設
:: a,b\in k(C)
為一個並滿足a+b=1的有理函數,並設為中包含及所有零點和極點的集合,那麼有
:: \max\bigl\{ \deg(a),\deg(b) \bigr\} \le \max\bigl\{|S| + 2g - 2,0\bigr\}.
其中函數在的次數是相應映射從映至P^1的次數。而一個不同且較短的證明在同年由發表。
此外還有一個推廣,這推廣由、
及等人獨立發現,此推廣給出了在的子集沒有一個是─線性獨立的狀況下,有個變數的單位等式的上界,他們證明了下式:
:: \max\bigl\{ \deg(a_1),\ldots,\deg(a_n) \bigr\} \le \frac{1}{2}n(n-1)\max\bigl\{|S| + 2g - 2,0\bigr\}
參考資料
外部連結
*
*[http://topologicalmusings.wordpress.com/2008/03/03/mason-stothers-theorem-and-the-abc-conjecture/ Mason-Stothers Theorem and the ABC Conjecture] , Vishal Lama ─這是一篇Lang的書的證明的整理版。
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