116 Розділ 1. ФУНКЦІЇ, РІВНЯННЯ І НЕРІВНОСТІ
Для доведення використовуємо метод математичної індукції.
Нехай f (x) = а
n
х
n
+ а
n – 1
х
n – 1
+ ... + а
1
х + а
0
≡ 0.
При п = 0 маємо f (х) = а
0
≡ 0, тому а
0
= 0. Тобто в цьому випадку
твердження теореми виконується.
Припустимо, що при n = k це твердження також виконується: якщо
многочлен а
k
х
k
+ а
k – 1
х
k – 1
+ ... + а
1
х + а
0
≡ 0, то а
k
= а
k – 1
= ... = а
1
=
= а
0
= 0.
Доведемо, що задане твердження виконується й при n = k + 1. Нехай
f (x) = а
k + 1
х
k + 1
+ а
k
х
k
+ ... + а
1
х + а
0
≡ 0. (3)
Оскільки рівність (3) виконується при всіх значеннях х, то, підстав-
ляючи в цю рівність х = 0, одержуємо, що а
0
= 0. Тоді рівність (3)
перетворюється на таку рівність: а
k + 1
х
k + 1
+ а
k
х
k
+ ... + а
1
х ≡ 0. Ви-
несемо х у лівій частині цієї рівності за дужки та одержимо
х (а
k + 1
х
k
+ а
k
х
k – 1
+ ... + а
1
) ≡ 0. (4)
Рівність (4) повинна виконуватися при всіх значеннях х. Для того
щоб вона виконувалася при х ≠ 0, повинна виконуватися тотожність
а
k + 1
х
k
+ а
k
х
k – 1
+ ... + а
1
≡ 0.
У лівій частині цієї тотожності стоїть многочлен із степенями змінної
від х
0
до х
k
. Тоді за припущенням індукції всі його коефіцієнти дорів-
нюють нулю: а
k + 1
= a
k
= ... = а
1
= 0. Але ми довели також, що а
0
= 0,
тому наше твердження виконується і при п = k + 1. Отже, тверджен-
ня теореми справедливе для будь-якого цілого невід’ємного п, тобто
для всіх многочленів.
Многочлен, у якого всі коефіцієнти рівні нулю, зазвичай називають
нульовим многочленом, або нуль-многочленом, і позначають 0 (х) або
просто 0 (оскільки 0 (х) = 0).
Теорема 3. Якщо два многочлени f (x) і g (x) тотожно рівні,
то вони збігаються (тобто їхні степені однакові й коефіцієн-
ти при однакових степенях рівні).
Нехай многочлен f (х) = а
n
х
n
+ а
n – 1
х
n – 1
+ ... + а
2
х
2
+ а
1
х + а
0
,
а многочлен g (x) = b
m
x
m
+ b
m – 1
x
m – 1
+ ... + b
2
х
2
+ b
1
x + b
0
. Розгляне-
мо многочлен f (x) – g (x). Оскільки многочлени f (x) і g (x) за умо-
вою тотожно рівні, то многочлен f (x) – g (x) тотожно дорівнює 0.
Отже, усі його коефіцієнти дорівнюють нулю.
Але f (x) – g (x) = (a
0
– b
0
) + (a
1
– b
1
) x + (а
2
– b
2
) х
2
+ ... .
Тоді a
0
– b
0
= 0, a
1
– b
1
= 0, а
2
– b
2
= 0, ... . Звідси a
0
= b
0
, a
1
= b
1
,
а
2
= b
2
, ... . Як бачимо, якщо припустити, що в якогось із двох заданих
многочленів степінь вищий, ніж у другого многочлена (наприклад,
п більше т), то коефіцієнти різниці дорівнюватимуть нулю. Тому,
починаючи з (т + 1)-го номера, усі коефіцієнти a
і
також дорівнюва-
тимуть нулю. Отже, многочлени f (x) і g (x) дійсно мають однаковий
степінь і відповідно рівні коефіцієнти при однакових степенях.