Multiplicación de Polinomios

Álgebra

Multiplicar polinomios significa aplicar la propiedad distributiva para multiplicar cada término de un polinomio por cada término del otro, y luego combinar términos semejantes.

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Definition

Multiplicar polinomios significa multiplicar cada término del primer polinomio por cada término del segundo (distribución repetida), y luego combinar términos semejantes; el resultado tiene grado igual a la suma de los grados de los dos factores, y patrones especiales como la diferencia de cuadrados o el trinomio cuadrado perfecto agilizan los casos comunes. Formalmente, para $f = \sum a_ix^i$ y $g = \sum b_jx^j$, el producto es $(fg)(x) = \sum_{k} \left(\sum_{i+j=k} a_ib_j\right) x^k$, el producto de Cauchy (convolución) de las sucesiones de coeficientes; la multiplicación rápida de polinomios puede hacerse en tiempo $O(n \log n)$ usando la Transformada Rápida de Fourier, la base de los algoritmos rápidos de multiplicación de enteros.

Example

$(x + 2)(x + 5) = x^2 + 5x + 2x + 10 = x^2 + 7x + 10$. $(2x - 3)(x^2 + x - 4) = 2x^3 + 2x^2 - 8x - 3x^2 - 3x + 12 = 2x^3 - x^2 - 11x + 12$. El coeficiente de $x^3$ en $(a_0+a_1x+a_2x^2)(b_0+b_1x+b_2x^2)$ es $a_0b_3 + a_1b_2 + a_2b_1 + a_3b_0$, la convolución en el índice $3$.

Key Insight

Piénsalo como multiplicar números grandes, cada dígito de uno multiplica a cada dígito del otro; para un polinomio de $3$ términos por otro de $3$ términos, eso significa $9$ pasos de multiplicación antes de combinar términos semejantes. Ver la multiplicación como convolución la conecta con el procesamiento de señales, y la multiplicación de polinomios basada en FFT sustenta la aritmética computacional moderna.