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[讨论] 结式(Sylvester行列式)的化简问题

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发表于 2019-2-24 19:22:14 | 显示全部楼层 |阅读模式

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本帖最后由 葡萄糖 于 2019-2-24 19:58 编辑

三次挠曲线\(\boldsymbol{a}\left(\,t\,\right)=\{\,t,\,t^2,\,t^3\,\}\)切线面的参数方程为
\[\boldsymbol{r}\left(u,v\right)=\{\,u,\,u^2,\,u^3\,\}+v\,\{\,1,\,2u,\,3u^2\,\}=\{\,u+v,\,u^2+2uv,\,u^3+3u^2v\,\}\]
写成空间直角坐标系下坐标的参数方程形式为
\begin{cases}
x=u+v\\
y=u^2+2uv\\
z=u^3+3u^2v\\
\end{cases}
为了求得切线面的隐函数形式\(F(x,y,z)=0\),则消去直纹面的线参数\(v\),得到两个仅还有参数\(u\)的方程组;
\begin{align*}
\{\,t,\,t^2,\,t^3\,\}\quad
&\longmapsto\quad
\begin{cases}   
\begin{split}
&x=u+v\\  
&y=2uv+u^2\\  
&z=3u^2v+u^3
\end{split}   
\end{cases}\\
&\Longrightarrow\quad
\begin{cases}   
\begin{split}   
&y=2ux-u^2\\  
&z=3u^2x-2u^3
\end{split}   
\end{cases}\\
&\Longrightarrow\quad
\begin{cases}   
\begin{split}   
u^2-2xu+y&=0\\  
2u^3-3xu^2+z&=0
\end{split}   
\end{cases}\\
\end{align*}
利用结式可以得到切线面的隐函数形式\(-3x^2y^2+4y^3+4x^3z-6xyz+z^2=0\);
\begin{align*}
\begin{vmatrix}   
1&-2x&y&&\\   
&1&-2x&y&\\   
&&1&-2x&y\\   
2&-3x&0&z&\\  
&2&-3x&0&z  
\end{vmatrix}
&=-3x^2y^2+4y^3+4x^3z-6xyz+z^2\\
&\overset{?}{=}{\color{red}{\left(xy-z\right)^2-4\left(x^2-y\right)\left(y^2-xz\right)}\,}
\end{align*}
可是如何得到与它等价的“简洁形式”呢?\(\color{red}{\left(xy-z\right)^2-4\left(x^2-y\right)\left(y^2-xz\right)=0}\)
\begin{align*}  
\begin{vmatrix}   
(1+z)&-2(x-y)&2(1-z)&-2(x+y)&(1+z)&&&\\   
&(1+z)&-2(x-y)&2(1-z)&-2(x+y)&(1+z)&&\\   
&&(1+z)&-2(x-y)&2(1-z)&-2(x+y)&(1+z)&\\   
&&&(1+z)&-2(x-y)&2(1-z)&-2(x+y)&(1+z)\\   
(x-y)&4z&6y&-4z&-(x+y)&&&\\   
&(x-y)&4z&6y&-4z&-(x+y)&&\\   
&&(x-y)&4z&6y&-4z&-(x+y)&\\   
&&&(x-y)&4z&6y&-4z&-(x+y)\\     
\end{vmatrix}&=\,?\\  
\end{align*}
另外,最后这个Sylvester行列式有没有简洁的形式呢?
(简洁的形式?分解为两个多元可约多项式的代数和?)
【注】最后一个Sylvester行列式可以利用schur降阶定理化为四个分块矩阵的行列式求解,可是还是得不到想要的“简洁形式”。
背景参看这个帖子:http://kuing.orzweb.net/viewthread.php?tid=5907
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毋私小惠而伤大体  毋借公论以快私情
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