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第6問

正の整数 nn に対し、すべての実数 t,x,yt,x,y で P(tx,ty)=tnP(x,y)P(tx,ty)=t^nP(x,y) を満たし、さらにすべての実数 a,b,ca,b,c で P(b+c,a)+P(c+a,b)+P(a+b,c)=0P(b+c,a)+P(c+a,b)+P(a+b,c)=0 を満たし、P(1,0)=1P(1,0)=1 となる2変数多項式 PP をすべて求めよ。
ステップ 4/6: QQ は x+yx+y のみに依存することを示す
Q(x+d,y−d)=Q(x,y)for all dQ(x+d,y-d)=Q(x,y)\quad\text{for all }d
詳しい解説

写像 (x,y)↦(2y,x−y)(x,y)\mapsto(2y,x-y) は x+yx+y を保ち、固有値 1,−21,-2 をもつ。ステップ3を反復すると同一直線上の無限個の点 (x+d,y−d)(x+d,y-d) が得られるので、dd の多項式 Q(x+d,y−d)−Q(x,y)Q(x+d,y-d)-Q(x,y) は無限個の根をもち恒等的に0である。したがってすべての実数 dd で Q(x+d,y−d)=Q(x,y)Q(x+d,y-d)=Q(x,y)。