極小多項式與特徵多項式

零化多項式

算子 T 的一個零化多項式,是指代入後能使 T 消滅的任何多項式 p(x):p(T) = 0,即零算子。特徵多項式是其一(由凱莱-哈密頓),極小多項式是另一個,此外還有無窮多個——例如極小多項式的任意倍數。

把它們全部收進一個集合。這個集合並不雜亂:它對加法封閉(若 p(T)=0 且 q(T)=0,則 (p+q)(T)=0),而且關鍵地,對乘以任意多項式封閉(若 p(T)=0,則對每個 q 有 (q p)(T) = q(T) p(T) = 0)。具備這兩條封閉性的多項式子集稱為理想。於是零化多項式構成 T 的零化理想。

由於域上的多項式環 F[x] 是主理想整環,每個理想都由單個元素生成。零化理想的首一生成元恰是極小多項式:p 零化 T 當且僅當極小多項式整除 p。這一句話打包了一切——成為零化多項式不過意味著成為 m 的倍數。

這種重述在概念上很值。與其問「p 是零化多項式嗎?」,不如問「m 整除 p 嗎?」,從而把一個算子問題化為 F[x] 中乾淨的整除問題。它是把 V 視作 F[x] 上的模、並通往整套標準形機制的門戶。

A = [2, 0; 0, 2], min poly m(x) = x - 2 Annihilators include: x-2, (x-2)^2, (x-2)(x-5), chi(x)=(x-2)^2 NOT annihilators: x, x-5 (since m does not divide them)

一個多項式零化 A 當且僅當它是極小多項式 x-2 的倍數——整除判據在此發揮作用。

每個非零的零化多項式,其次數至少等於極小多項式的次數,而次數最小的首一者就是極小多項式。零多項式平凡地零化一切,但按慣例不參與「最低次數」的討論。

又稱
annihilator polynomial零多项式(在算子处)