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Komplexe
Wurzeln.
Zeichen
folgen und
Zeichen-
wechsel;
Anzahl der
positiven,
negativen
und
komplexen
Wurzeln.
Mehrfache
Wurzeln.
Bei Betrachtung’ der Kurven k und 1 (Fig. 146 und 147) muß man sich
außer den in der Zeichnung ersichtlichen reellen Schnittpunkten mit der Ab
szissenachse noch so viele imaginäre Schnitte vorstellen, daß die Gesamtzahl
aller Schnitte dem Grad der Gleichung gleichkommt, weil eine Gleichung n ten
Grades n Wurzeln hat. So ein imaginärer Schnittpunkt entspricht einer komplexen
Wurzel, d. i. einer Wurzel von der Form p —q K —— f oder p —q i, worin i = Y— 1
die imaginäre Einheit bedeutet.
Da eine Gleichung ungeraden Grades stets eine ungerade Zahl reeller
Wurzeln hat und eine Gleichung geraden Grades stets eine gerade Zahl reeller
Wurzeln, so können die eventuell vorhandenen komplexen Wurzeln nur in gerader
Zahl Vorkommen. Es läßt sich leicht beweisen, daß wenn p -j— q i eine Wurzel der
Gleichung ist, auch p — qi eine Wurzel der Gleichung sein muß. Diese beiden
Wurzeln bilden ein Paar konjugierter Wurzeln. Die betreffenden Wurzel
faktoren sind (x — p — q i) und (x — p —q i). Deren Produkt ist ein quadratischer
Ausdruck mit reellen Koeffizienten, nämlich
(x - p — q i) (x — p -f q i) = (x — p) 2 — q s i 2 = (x — p) 2 + q 2 =
= x 3 — 2 p x + (p 2 -f- q 2 ).
Die Aufeinanderfolge von zwei gleichbezeichneten Gliedern einer Gleichung
nennt man eine Zeichenfolge, die Aufeinanderfolge zweier ungleich bezeichneter
Glieder einen Zeichen Wechsel.
Eine Gleichung f (x) = 0 hat höchstens so viele positive Wurzeln als Zeichen
wechsel (Descartes). Die Gleichung hat höchstens so viele negative Wurzeln als
die Gleichung f(—x) = 0 Zeichenwechsel hat. Wenn lauter reelle Wurzeln Vor
kommen, so gibt die Zahl der Zeichenwechsel des Gleichungspolynoms f (x) be
ziehungsweise des Ausdruckes f (— x) direkt die Zahl der positiven und nega
tiven Wurzeln.
Es ist selbstverständlich, daß die beiden Gleichungen
f (x) a 0 x i r —j— a t x 11 t _j— 2 ~|— .... —|— an — 0
und f (— x) = a 0 x n — a! x n — 1 -f- a 2 x n — 2 — . . . . + a n = 0
die gleichen, nur entgegengesetzt bezeichneten Wurzeln haben.
Die Anzahl der positiven Wurzeln kann (bei Vorhandensein komplexer
Wurzeln) um eine gerade Zahl kleiner sein als die Anzahl der Zeiehenwechsel.
Wenn nur ein Zeichenwechsel vorkommt, so hat die Gleichung unbedingt
eine, und zwar nur eine positive Wurzel.
Fehlt in einer Gleichung eine gerade Zahl k aufeinanderfolgender Glieder,
so sind mindestens k komplexe Wurzeln vorhanden. Fehlt dagegen eine ungerade
Zahl k aufeinanderfolgender Glieder, so sind mindestens (k -f-1) oder (k — 1)
komplexe Wutzein vorhanden, je nachdem die fehlende Gruppe innerhalb einer
Zeichenfolge oder innerhalb eines Zeichenwechsels liegt.
Enthält eine Gleichung dieselbe Wurzel m-mal, so nennt man diese Wurzel
vv eine m-fache. Das Gleichungspolynom ist dann
f (x) = (x — w)® . g (x),