Mitä ne paljon puhutut polynomit loppujen lopuksi oikein ovat?
Niitähän pakotetaan nykyjään jo kaikkien ihmisten opettelemaan, koska peruskoulu on
käytännössä kaikille pakollinen.
Koulussa opitaan polynomeja laskemaan yhteen, vähentämään niitä
toisistaan, kertomaankin ja ehkä jakamaankin keskenään. Niillä suoritetaan
siis peruslaskutoimituksia (+, −, ·, :) kuten
tehdään
luvuillakin (esim. kahden luvun summaksi saadaan aina jokin luku,
niinpä saadaan kahden polynominkin summaksi aina jokin polynomi).
Mutta eikö polynomeissa ole aina mukana kirjaimia, kuten x, ja taitaa joskus olla
a ja ehkä joku muukin; lienee muistoissa semmoinen polynomilaskennan
“muistikaava” kuin
(a+b)·(a−b) = a²−b².
Mikä on kirjainten rooli polynomilaskuissa? Sitä voi vähän ruveta
epäilemään, kun vaikkapa kertolaskun
5x·(2−3x) tulokseksi saadaan 10x−15x², mutta
aivan saman asian näyttää sisältävän lasku
5a·(2−3a) = 10a−15a².
Itse asia on siis vain kertoimissa
(äskeisessä 5, 2, −3, 10, −15), mutta kirjaimet ovat yhdentekeviä!
Jos siis tahdotaan mennä oikein polynomien “olemukseen”, niin on turhat
kirjaimet jätettävä pois ja pelattava vain polynomien kertoimilla!
Polynomi määräytyy kertoimistaan, jotka tavallisesti ovat
lukuja (herää siis kysymys, mitä ovat luvut!).
Polynomissa on kertoimia, kuten tiedät, yksi tai kaksi, joskus kolmekin kappaletta, joskus
jopa enemmän − miksei vaikka sata kpl − mutta tietysti aina rajoitettu
määrä (eihän niitä voi olla äärettömän montaa, koska silloin
ei edes periaatteessa voisi katsoa polynomin loppupäätä!).
Polynomilaskennasta tiedät, että esim. 1−2x on eri kuin polynomi
1−2x5, vaikka kummassakin näkyy aivan samat kertoimet 1 ja −2.
Kumpikin polynomi käyttäytyy laskuissa eri tavalla, mikä johtuu tietysti siitä
että −2 on eriasteisissa termeissä kertoimena; sen paikka voidaan ilmaista
näyttämällä minkä astelukujen termit edeltävät 5. asteen
termiä. Jos tietynasteinen termi puuttuu, sen kertoimeksi voidaan katsoa nolla.
Esimerkkipolynomit voidaan siis kertoimet luetellen esittää seuraavasti:
1−2x: (1, −2, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, ...)
1−2x5: (1, 0, 0, 0, 0, −2, 0, 0, 0, ...)
On selvintä, että kertoimien jono jatkuu varsinaisten kerrointen jälkeen nollilla,
vaikka loputtomiin. Nollasta eroavia kertoimia ei missään polynomissa kuitentaan
ole kuin vain äärellinen määrä, mutta nollakertoimia on joka polynomissa
äärettömän monta, nimittäin korkeimmanasteisen termin kertoimen
jälkeisistä kaikki. Nollapolynomissa on joka ainoa
kerroin nolla, eli se on kerroinjonon muodossa
(0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, ...).
Polynomi olisi siis kaikissa tapauksissa tulkittavissa
päättymättömäksi
kerroinjonoksi (a0, a1, a2, ...), jossa jostakin
kohdasta alkaen on jokainen aj-luku nolla. Polynomissa olisi niin monta
jäsentä eli termiä kuin jonossa on nollasta eroavia lukuja;
nollapolynomissa ei siis ole yhtään jäsentä.
Kuinka sitten käyvät laskutoimitukset polynomeilla jos ne katsotaan tuollaisiksi
pelkkien kertoimien lukujonoiksi? Kuinka ensinnäkin saadaan polynomien (a0,
a1, a2, ...) ja (b0, b1,
b2, ...) summa? No, lasketaan tietysti vastinkertoimet yhteen ja saadaan
summapolynomiksi
(a0+b0, a1+b1,
a2+b2, ...).
Samojen kahden polynomin tulon kertoimet muodostuvat hiukan työläämmin −
tulopolynomi olisi
(a0b0,
a0b1+a1b0,
a0b2+a1b1+
a2b0,
a0b3+a1b2+
a2b1+a3b0, ...).
Siinä on kuhunkin kertoimeen ynnätty kaikki kerrointulot aibj
joissa on alaviittojen summa sama (ensin 0, sitten 1, 2, 3 jne.).
Jos polynomissa (a0, a1, a2, ...)
ovat pelkkiä nollia kaikki muut paitsi a1, on kyseessä erikoinen
polynomi (0, 1, 0, 0, 0, ...), jota voisi merkitä lyhyyden vuoksi x:llä tai
muulla kirjaimella. Kun sillä kertoo mielivaltaisen polynomin (b0,
b1, b2, ...), on tulos (0, b0,
b1, b2, ...). Niinpä tuo x-polynomi
toimii kertolaskussa kuten odottaisikin; vrt. laskua
x·(9+8x+7x²) =
0+9x+8x²+7x³.
Edelleen voi todeta vaikka että
(0, 1, 0, 0, 0, ...)·(0, 1, 0, 0, 0, ...) = (0, 0, 1, 0, 0, 0, ...),
mikä ilmeisesti vastaa hyvin tunnettua tosiseikkaa x·x =
x².
Polynomi: vir. polünoom, ruots. ett polynom,
saks. das Polynom, engl. polynomial, tansk. et polynomium,
ransk. un polynôme,
kr. πολυώνυμος,
ven. многочлéн,
kiin. 多项式 [duōxiàngshì]. Kolme viimeksimainittua
tarkoittavat suomeksi ‘monijäsentä’ eli ‘sellaista jossa on monta
termiä’. Niistä alkuperäisin on kreikankielinen
[poly-oonymos]. Jos suomeenkin tahdottaisiin samaa tarkoittava
täysin omakielinen polynomin nimitys, se voisi olla
“monijäsen” tai “jäsenikkö”!