(Tiêu chuẩn Einstein) (mình tham khảo cách chứng minh). Cho \(P\left(x\right)=a_nx^n+a_{n-1}x^{n-1}+...+a_1x+a_0\in Z\left[x\right]\). Giả sử tồn tại số nguyên tố p sao cho:
i) \(a_0,a_1,...,a_{n-1}⋮p\)
ii) \(a_n⋮̸p\)
iii) \(a_0⋮̸p^2\)
Khi đó đa thức P(x) bất khả quy trên Z[x].
Chứng minh: Giả sử P(x) khả quy trên Z[x], tức là tồn tại 2 đa thức g(x), h(x) sao cho \(P\left(x\right)=g\left(x\right)h\left(x\right)\), trong đó \(g\left(x\right)=b_rx^r+b_{r-1}x^{r-1}+...+b_1x+b_0\in Z\left[x\right]\) và \(h\left(x\right)=c_tx^t+c_{t-1}x^{t-1}+...+c_1x+c_0\in Z\left[x\right]\), với \(1\le r,s< n\)
Ta có: \(a_0=b_0c_0\) ; \(a_1=b_1c_0+c_1b_0\) ; .... ; \(a_k=b_kc_0+b_{k-1}c_1+...+b_1c_{k-1}+b_0c_k\) (*) ; ... ; \(a_n=b_rc_t\).
Theo giả thiết \(a_0⋮p\Rightarrow\left[{}\begin{matrix}b_0⋮p\\c_0⋮p\end{matrix}\right.\). Không giảm tổng quát, giả sử \(b_0⋮p\). Vì \(a_0⋮̸p^2\) nên \(c_0⋮̸p\).
Mặt khác các hệ số của đa thức g(x) không thể cùng chia hết cho p (vì \(a_n⋮̸p\)), nên tồn tại hệ số đầu tiên \(b_k\) sao cho \(b_k⋮̸p\).
Từ (*) và do \(a_k,b_{k-1},...,b_1,b_0⋮p\) suy ra \(b_kc_0⋮p\Rightarrow b_k⋮p\) ,mâu thuẫn.
Vậy ta có điều phải chứng minh.
Quay trở lại bài toán, đặt \(\left[f\left(x\right)\right]^2=x^{2n}+a_{2n-1}x^{2n-1}+...+a_1x+a_0\). Khi đó theo định lí Viete, ta có:
\(2\left(p_1+p_2+...+p_n\right)=-a_{2n-1}\) ; ... ; \(2\sum\limits^{ }_{1\le m_1\le m_2\le...\le m_k}p_{m_1}p_{m_2}...p_{m_k}\)\(=\left(-1\right)^{2n-k}a_k\) ; ... ; \(\left(p_1p_2...p_n\right)^2=a_0\).
Xét đa thức \(g\left(x\right)=\left[f\left(x\right)\right]^2+1\). Để ý các hệ số \(a_0+1,a_1,a_2,...,a_{2n-1}⋮2\) , và \(a_0+1⋮̸4\), do một số chính phương lẻ luôn chia 4 dư 1. Do đó, áp dụng tiêu chuẩn Einstein, ta có điều phải chứng minh.
P/s: d* lớp 9 học đa thức bất khả quy rồi à :)