In matematica, l'-esimo polinomio ciclotomico, per ogni intero positivo , è l'unico polinomio irriducibile a coefficienti interi che divide ma non divide per tutti i . Le sue radici sono tutte le radici n-esime primitive dell'unità con intero positivo minore di e coprimo ad esso. Si può quindi scrivere come:

Alternativamente, può essere definito come il polinomio monico a coefficienti interi che è il polinomio minimo sul campo dei razionali di qualunque radice n-esime primitiva dell'unità.

Proprietà I polinomi ciclotomici sono polinomi monici a coefficienti interi che sono irriducibili sul campo dei razionali. Eccetto per uguale a 1 o 2, sono palindromi di grado pari.

Il grado di , ossia il numero di radici -esime primitive dell'unità, è , dove indica la funzione di Eulero.

Una relazione importante che lega i polinomi ciclotomici e le radici primitive dell'unità è

mostrando che è radice del polinomio se e solo se è una radice -esima primitiva dell'unità per qualche che divide .

Applicando la formula di inversione di Möbius si ottiene

dove è la funzione di Möbius.

Da questo risultato si ricava una relazione di ricorrenza per il polinomio ciclotomico , che può essere calcolato dividendo per i polinomi ciclotomici con divisore proprio di , a partire da :

La formula offre un algoritmo per calcolare qualunque , supponendo che siano disponibili la fattorizzazione intera e la divisione polinomiale. Molti sistemi di algebra computazionale, come Sage, Maple e Mathematica presentano funzioni interne per calcolare questi polinomi.

Computazioni veloci Usando la formula precedente, se numero primo, allora

Sostituendo a un qualunque numero naturale , è una repunit in base : segue che se un repunit è un numero primo allora la sua lunghezza in cifre è un numero primo. In generale, i valori assunti dai polinomi ciclotomici sugli interi sono soggetti a numerose altre limitazioni; ad esempio, se è primo e , allora oppure .

Altri casi particolari sono:

, per dispari; , per primo; , per con fattori distinti; , per un qualsiasi primo tale che .

Interi che appaiono come coefficienti Il problema di trovare la grandezza dei coefficienti dei polinomi ciclotomici è stato oggetto di molte pubblicazioni.

Se ha al massimo due fattori primi dispari distanti, allora Migottie e A. S. Bang hanno dimostrato che i coefficienti di appartengono all'insieme . Il primo polinomio il cui n è prodotto di tre diversi primi dispari è che ha coefficiente -2. L'inverso non è vero: ha coefficienti solo in ,

Sia il massimo valore assoluto dei coefficienti di . È noto che per ogni intero positivo , il numero di minori di tali che è almeno con positivo ed sufficientemente grande. Nella direzione opposta, per ogni funzione tendente a infinito, si ha limitata superiormente da per quasi tutti gli .

Un insieme di teoremi di Bateman e Vaughan affermano che:

per ogni e per ogni sufficientemente grande, ; per infiniti positivi, .

Questo implica che i polinomi a una variabile (concretamente per infiniti interi positivi) possono avere fattori (come ) i cui coefficienti sono superpolinomialmente maggiori dei coefficienti originali, risultato non troppo distante dal più generale limite di Landau-Mignotte.

Elenco di polinomi ciclotomici I primi polinomi ciclotomici sono:

Sempre sui coefficienti dei polinomi ciclotomici, si dimostra per induzione che il termine noto di , per ogni , è esattamente .

Note

Voci correlate Radice dell'unità Estensione ciclotomica Collegamenti esterni

Categoria:Polinomi speciali