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5.4. Polinômios 73 Exemplo 5.17 Sejam a, b, c, d ∈ R e i a unidade imaginária. Para que o polinômio P (x) = (a −4i )x3 −2i bx2 +5(c +6)x +d seja identicamente nulo, é necessário que seus coeficientes sejam nulos. Logo, deve-se ter: a −4i = 0 ⇒ a = 4i , −2i b = 0 ⇒ b = 0, 5(c +6) = 0 ⇒ c =−6 e d = 0. Igualdade entre polinômios Dois polinômios P e Q são denominados iguais (ou idênticos) quando assumem valores iguais para todo complexo x, ou seja, P =Q ⇐⇒ P (x) =Q(x), ∀ x ∈C. Também é possível provar que a igualdade entre P e Q acontece se, e somente se, os coeficientes desses polinômios forem ordenadamente iguais. Matematicamente isso significa que se P (x) = an xn + . . .+a2x2 +a1x +a0 e Q(x) = bn xn + . . .+b2x2 +b1x +b0, então P =Q ⇐⇒ a0 = b0, a1 = b1, a2 = b2, . . . , an−1 = bn−1, an = bn . Exemplo 5.18 Dados os polinômios f (x) = (a −1)x2 +bx + c e g (x) = 2ax2 +2bx − c, quais são as condições para que se tenha a identidade f (x) = g (x)? Resolução: Para que a igualdade aconteça é necessário que os coeficientes dos polinômios f e g sejam ordenadamente iguais, isso é: a −1 = 2a b = 2b c = −c =⇒ 2a −a = −1 b −2b = 0 c + c = 0 =⇒ a = −1 b = 0 c = 0 . Grau de um polinômio Definição 5.8 Dado um polinômio P (x) com pelo menos um termo de coeficiente não nulo, o grau de P é o maior dos expoentes da variável x nos termos com coeficientes não nulos, indicado por g r (P ) ou ∂P. Se P tem todos os coeficientes nulos, não se define o grau de P. Matematicamente, temos que se an 6= 0 em P (x) = an xn +an−1xn−1 + . . .+a2x2 +a1x +a0, então, g r (P ) = n. Exemplo 5.19 Observe o grau de cada polinômio apresentado: a) P (x) =−9x5 +3x4 +x3 −x2 +4 =⇒ g r (P ) = 5 b) R(x) = 0x2 −0x +0 =⇒ @ g r (R) c) S(x) = 8 =⇒ ∂S = 0 d) T (x) = ax +b, b 6= 0 =⇒ g r (T ) = { 1 se a 6= 0 0 se a = 0 74 Capítulo 5. Polinômios Exemplo 5.20 Analise o grau do polinômio f (x) = (a +3)x3 −4x2 +1 com a ∈R. Resolução: Observe que o coeficiente de x3 depende do valor de a e os coeficientes dos outros termos são todos não nulos. Logo, se a +3 = 0 tem-se que o grau de f será 2 e se a +3 6= 0 o grau de f será 3. ∴ g r ( f ) = { 2 se a =−3 3 se a 6= −3 . 5.5 Adição e subtração de polinômios Adição Dados dois polinômios P (x) = an xn + . . .+a1x +a0 e Q(x) = bn xn + . . .+b1x +b0, a adição entre eles é dada por (P +Q) (x) = n∑ k=0 (ak +bk ) xk = (an +bn) xn + . . .+ (a1 +b1) x + (a0 +b0) Exemplo 5.21 Observe as adições de polinômios e perceba que eles, não necessariamente, precisam ter o mesmo grau para serem adicionados. a) Sejam f (x) =−3x3 −7i x2 +2x + i e g (x) = 4x3 −2i x2 +3x −2i . Logo: ( f + g )(x) = (−3+4)x3 + (−7i −2i )x2 + (2+3)x + (i −2i ) =⇒ ( f + g )(x) = x3 −9i x2 +5x − i b) Dados P (x) = 2x4 +5x3 −x + i e Q(x) =−2x2 −2x −1. Então: (P +Q)(x) = (2+0)x4 + (5+0)x3 + (−1−2)x + (i −1) =⇒ (P +Q)(x) = 2x4 +5x3 −3x + (i −1) Da forma como a adição de polinômios é definida, segue que o conjunto de todos os polinômios na variável x ∈ C, que designaremos aqui por K , possui as seguintes propriedades: Propriedades 5.1 A1 : (Associativa) f + ( g +h )= ( f + g )+h, ∀ f , g , h ∈ K . A2 : (Comutativa) f + g = g + f , ∀ f , g ∈ K . A3 : (Elemento neutro) ∃ q = 0 ∈ K tal que f +q = q + f = f , ∀ f ∈ K . Sendo assim, o polinômio nulo é o elemento neutro da adição de polinômios. A4 : (Inverso aditivo) ∀ f = an xn+. . .+a1x+a0 ∈ K , ∃ − f =−an xn−. . .−a1x−a0 ∈ K tq f + (− f ) = 0. O polinômio − f é chamado inverso aditivo (ou oposto) de f . As demonstrações das Propriedades 5.1 podem ser encontradas na referência [25], e é a partir da propriedade A4 que se define a operação de subtração de polinômios. Polinômios Adição e subtração de polinômios