首项系数

代数

shǒu xiàng xì shù

首项系数是多项式按标准形式书写时,最高次项的系数。

Visualization

Definition

首项系数是多项式按降幂排列(标准形式)后最高次幂变量前面的数,即首项的系数;如果一个多项式的首项系数为 $1$,就称它为首一多项式。首项系数与次数共同决定了端点行为:正首项系数配偶数次时,图像两端都向上;正首项系数配奇数次时,图像左端向下、右端向上。对 $f(x) = a_nx^n + \ldots + a_0$($a_n \neq 0$)而言,首项系数决定了渐近行为,当 $x \to \pm\infty$ 时 $f(x)/(a_nx^n)$ 趋近于 $1$,首一多项式在许多代数构造中是典范代表,例如代数数的最小多项式,或矩阵 $A$ 的特征多项式 $\det(A - \lambda I)$,二者都是次数为 $n$ 的首一多项式。

Example

在 $4x^3 + 2x - 1$ 中,首项系数为 $4$;在 $-2x^4 + x^3$ 中,首项系数为 $-2$。在 $-3x^4 + 7x^2 - x + 2$ 中,首项系数 $-3$ 为负,且次数 $4$ 为偶数,所以图像两端都指向下方。

Key Insight

"首"(leading)意味着当多项式按最高次幂在前的顺序书写时,它排在第一位,它的符号决定了图像开口向上还是向下。在求根和计算机代数中,把多项式归一化为首一形式可以简化求最大公因式、因式分解和结式的算法。