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Nullstellen eines Polynoms in Fp[x]

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Algebraische Zahlentheorie

Tags: Algebraische Zahlentheorie, Körper, Nullstell, polynom, Polynomring

 
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Patrick666

Patrick666 aktiv_icon

13:39 Uhr, 15.01.2019

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Hallo liebes Forum

ich habe eine Aufgabe, wobei meine Lösung mir viel zu banal vorkommt, als dass sie richtig sein könnte:

Sei f(x)=xp-x Element aus Fp[x] für p prim. Gib alle Nullstellen von f(x) an.

Explizit wurde uns nichts zur Berechnung von Nullstellen in Körpern gesagt, außer dass ein Polynom mit grad(f)=n auch maximal n Nullstellen hat, von daher wollte ich ganz normal vorgehen und wenn ein Koeffizient p überschreitet modulo p rechnen um im Körper zu bleiben.

xp-x=0 durch ausklammern von x folgt x(xp-1-1)=0 Ein Produkt ist null wenn einer der Faktoren 0 ist ergo NST#1 =0
xp-1-1=0|+1
xp-1=1| die (p-1)te Wurzel aus 1 ziehen
x= die(p-1)te Wurzel aus 1

Da alle Primzahlen ungerade Zahlen sein müssen ist (p-1) definitiv gerade, weshalb die Wurzel ein positives und negatives Ergebnis hat. Da man die (p-1) Wurzel von 1 zieht kann man auch sagen, dass das Ergebnis +-1 sein muss, da egal welche Wurzel man von 1 nimmt das Ergebnis 1 ist. Sprich die nächsten 2 Nullstellen wären NST#2 =1 NST#3 =-1 jedoch muss man bei der letzten Nullstelle noch modp rechnen, damit die Nullstelle in Fp liegt NST#3 =1modp

Ich weiß, dass das jetzt nicht super schön aufgeschrieben ist, aber ich hoffe man versteht was ich meine. Das kommt mir zu leicht vor, als dass das eine korrekte und/oder komplette Lösung sein kann, wenn ich es mit den anderen Aufgaben des selben Blattes vergleiche. Ich würd daher gerne ein wenig gewissheit haben :-)

MfG

Patrick

Für alle, die mir helfen möchten (automatisch von OnlineMathe generiert):
"Ich möchte die Lösung in Zusammenarbeit mit anderen erstellen."
Hierzu passend bei OnlineMathe:
Nullstellen (Mathematischer Grundbegriff)
Vielfachheit einer Nullstelle (Mathematischer Grundbegriff)

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abakus

abakus

14:23 Uhr, 15.01.2019

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"Da alle Primzahlen ungerade Zahlen sein müssen"

Das stimmt nicht so ganz.

Kennst du übrigens den kleinen Satz von Fermat? Der scheint mir hier von Bedeutung zu sein.
Patrick666

Patrick666 aktiv_icon

14:39 Uhr, 15.01.2019

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Hey, danke für deine Antwort.

Die Definition einer Primzahl ist doch "eine natürliche Zahl, die gößer als 1 und nur durch 1 und sich selbst teilbar ist". Daraus folgt ja, dass alle Primzahlen zwangsweise ungerade sein müssen denn wäre eine Primzahl gerade wäre sie ja automatisch durch 2 teilbar was im Gegensatz zur Definition steht, oder nicht ? Ausnahme bildet hier als einzige logischerweise die 2, aber für alle p>2 gilt es ja

Der kleine Fermat wäre ja ap=a(modp) bzw ap-1=1(modp) wenn a kein Vielfaches von p ist, ich sehe nur nicht so ganz, wie mir der kleine Fermat hier nun weiter helfen kann.

Auf Grund deine Aussage gehe ich aber davon aus, dass ich bei meiner original Lösung (wie angenommen) irgendwo zu leicht/falsch denke, könntest du (oder jemand) mir auch sagen an welcher Stelle ich mir meine Lösung zerschieße, das wäre sicher auch hilfreich :-D)
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michaL

michaL aktiv_icon

16:15 Uhr, 15.01.2019

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Hallo,

ersetzte doch mal dein a im kleinen Fermat durch ein x und vergleiche mit dem Polynom.

Mfg Michael
Patrick666

Patrick666 aktiv_icon

17:05 Uhr, 15.01.2019

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Hallo

Dann bleibt natürlich xp=xmodp da stehen was natürlich gut für das Polynom aussieht

f(x)=xp-x
0=xp-x
Und laut der Regel
0=x-x
Aber das würde ja heißen das Polynom hätte gar keine Nullstellen
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michaL

michaL aktiv_icon

17:07 Uhr, 15.01.2019

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Hallo,

ok, und jetzt noch mal richtig nachdenken!

Mfg Michael
Patrick666

Patrick666 aktiv_icon

20:22 Uhr, 15.01.2019

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Die Nullstellen des Polynoms liegen also immer bei x

Wo genau ist aber mein Denkfehler in meiner Ausgangslösung gewesen ?
Antwort
michaL

michaL aktiv_icon

20:31 Uhr, 15.01.2019

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Hallo,

uff.

Also, gemäß kleinem Fermat gilt für alle xFp: xp=x
Das heißt aber (Rechnen in Körpern): xp-x=0xFp
Mit anderen Worten: Für alle xFp verschwindet das Polynom xp-x.

Mfg Michael
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