<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">cheb</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Чебышевский сборник</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Chebyshevskii Sbornik</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">2226-8383</issn><publisher><publisher-name>Tula State Lev Tolstoy  Pedagogical University</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.22405/2226-8383-2015-16-2-117-132</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">cheb-171</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>Статьи</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>Article</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>О РЕШЕНИИ ПОЛИНОМИАЛЬНЫХ УРАВНЕНИЙ В ПРОИЗВОЛЬНЫХ ПОРЯДКАХ</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>SOLUTION OF POLYNOMIAL EQUATIONS IN ARBITRARY ORDERS</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Зеленова</surname><given-names>М. Е.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Zelenova</surname><given-names>M. E.</given-names></name></name-alternatives><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib></contrib-group><aff xml:lang="ru" id="aff-1"><institution>Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова.</institution><country>Russian Federation</country></aff><pub-date pub-type="collection"><year>2015</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>04</day><month>07</month><year>2016</year></pub-date><volume>16</volume><issue>2</issue><fpage>117</fpage><lpage>132</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Зеленова М.Е., 2016</copyright-statement><copyright-year>2016</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Зеленова М.Е.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Zelenova M.E.</copyright-holder><license xml:lang="ru" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.</license-p></license><license xml:lang="en" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://www.chebsbornik.ru/jour/article/view/171">https://www.chebsbornik.ru/jour/article/view/171</self-uri><abstract><p>В данной статье описывается алгоритм решения полиномиальных ура­ внений в кольце D[x], где D – произвольный порядок поля Q(ω), а ω – це­ лое алгебраическое число. Предложенный алгоритм является развитием идеи Курта Гензеля, описанной им в 1904 году и впоследствии названной леммой Гензеля о подъеме решения полиномиального сравнения. Описы­ ваемый алгоритм основан на следующих теоретических результатах. Во­ первых, оцениваются коэффициенты разложения по базису порядка D решений уравнения, то есть выводится оценка на высоту решения поли­ номиального уравнения в произвольном порядке поля алгебраических чи­ сел. Во-вторых, выписывается итерационная формула, не содержащая в себе делений, позволяющая произвести квадратичный подъем решения со­ ответствующего сравнения по модулю степени простого числа в порядке. В-третьих, подбирается эффективная оценка на степень простого числа, до которой следует поднимать решение вышеуказанного сравнения для получения точного решения исходного уравнения. Следует заметить, что для корректной работы алгоритма требуется выбрать простое число p, по которому будет производиться подъем, так, чтобы выполнялись определенные условия. А именно, p не должно делить норму результанта исходного многочлена и его производной и дискрими­ нант целого алгебраического числа ω. Также вычислительная сложность алгоритма уменьшается, если удается подобрать простое число p, которое в дополнение к двум условиям, изложенным в предыдущем предложе­ нии, обладает тем свойством, что минимальный многочлен алгебраиче­ ского числа ω, все коэффициенты которого редуцированы по модулю p, неприводим в конечном поле из p элементов. В этом случае вычислитель­ 4 ная сложность алгоритма составляет O(m + m3 ln m ln(max0�i�m γi ) + m3 ln(max0�i�m γi ) ln ln(max0�i�m γi ) арифметических операций. Здесь m – степень исходного многочлена, γi, 0 � i � m – его коэффициенты, а γ – максимум модулей всех чисел, сопряженных с γ. В том же случае, когда не удается выбрать простое число p так, чтобы минимальный мно­ гочлен ω был неприводим в конечном поле из p элементов, вычислитель­ 4 ная сложность алгоритма составляет O(m + m3 ln m ln(max0�i�m γi ) + m3 ln(max0�i�m γi ) ln ln(max0�i�m γi )+md ln ln(max0�i�m γi )) арифмети­ ческих операций. Здесь d – количество неприводимых сомножителей, на которые раскладывается минимальный многочлен числа ω в Fp. Алго­ ритм, изложенный в статье, включает в себя стратегию выбора простого числа p для достижения меньшей вычислительной сложности. </p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>The article deals with an algorithm of solving polynomial equations in a ring D[x], where D is an arbitrary order of field Q(ω) and ω is an algebraic integer. The algorithm develops Kurt Hensel’s idea published in 1904 which was named Hensel’s lifting lemma later. The algorithm described is based on the following theoretical results. Firstly, basis of order D expansion coefficients of the equation roots are estimated, i. e. an estimate for the polynomial equation roots height in an algebraic number field arbitrary order is derived. Secondly, an iterative formula for the corresponding polynomial congruence solution quadratic lifting modulo power of prime in the order is obtained. This formula does not contain any divisions. Thirdly, an effective bound for prime power the congruence solution needs to be lifted to obtain the exact solution of the original equation is derived. Notice that a prime p which is used for lifting needs to satisfy certain conditions for the algorithm correct work. In particular, p should not derive the original polynomial and its derivative resultant norm and also p should not derive discriminant of an algebraic integer ω. Also the algorithm complexity is decreased if it is possible to choose prime p which in addition to two previous conditions has the following property: the minimal polynomial of ω which coefficients are reduced modulo p is irreducible over finite field Fp. 4 In this case the algorithm complexity is O(m + m γi ) 3 ln m ln(max0�i�m + m3 ln(max0�i�m γi ) ln ln(max0�i�m γi ) arithmetic operations. Here m is the original polynomial degree, γi, 0 � i � m are its coefficients and γ is the algebraic numbers conjugated to γ absolute values maximum. If it is impossible to choose prime number p such that minimal polynomial of ω is irreducible 4 over Fp then the algorithm complexity is O(m + m3 ln m ln(max0�i�m γi ) + m3 ln(max0�i�m γi ) ln ln(max0�i�m γi ) + md ln ln(max0�i�m γi )) arithmetic operations. Here d is the minimal polynomial of ω irreducible factors over Fp number. The algorithm includes strategy to select a prime p to achieve lower computational complexity.</p><p> </p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>полиномиальные уравнения</kwd><kwd>алгебраические числа</kwd><kwd>группа Галуа</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="en"><kwd>polynomial equations</kwd><kwd>algebraic numbers</kwd><kwd>Galois group</kwd></kwd-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Hensel K. Neue Grundlagen der Arithmetik // J. Reine Angew. Math. 1904. Vol. 127. P. 51–84.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Hensel K. 1904, "Neue Grundlagen der Arithmetik" , J. Reine Angew. Math., vol. 127, pp. 51–84.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Lenstra A. K., Lenstra H.W., Lov´asz L. Factoring Polynomials with Rational Coefficients // Mathematische Annalen. 1982. Vol. 261. P. 515–534.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Lenstra A. K., Lenstra H.W. &amp; Lov´asz L. 1982, "Factoring Polynomials with Rational Coefficients" , Mathematische Annalen, vol. 261, pp. 515–534.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Dixon J. D. Exact Solution of Linear Equations Using P-Adic Expansions // Numerische Mathematik. 1982. Vol. 40. P. 137–141.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Dixon J. D. 1982, "Exact Solution of Linear Equations Using P-Adic Expansions" , Numerische Mathematik, vol. 40, pp. 137–141.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Зеленова М. Е. Решение полиномиальных уравнений в поле алгебраических чисел // Вестн. Моск. ун-та. Cер. 1. Матем., мех. 2014. № 1. С. 25–29.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Zelenova M. E. 2014, "Solution of Polynomial Equations in the Field of Algebraic Numbers" , Moscow University Mathematics Bulletin, no. 1, pp. 25–29.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Ленг С. Алгебра. М.: Мир, 1968. 564 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Lang S. 1968, "Algebra" [Algebra], Mir, Moscow, 564 p.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Герман О. Н., Нестеренко Ю. В. Теоретико-числовые методы в криптографии. М.: Академия, 2012. 272 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">German O. N. &amp; Nesterenko Yu. V. 2012, "Teoretiko–chislovye metody v kriptografii" [Number Theoretic Algorithms in Cryptography], Akademia, Moscow, 272 p.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Постников М. М. Теория Галуа. М.: ГИФМЛ, 1963. 220 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Postnikov M. M. 1963, "Teoriya Galua" [Galois Theory], GIFML, Moscow, 220 p.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Cox D. A. Galois Theory. Hoboken: Wiley, 2012. 602 p.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Cox D. A. 2012, "Galois Theory" , Wiley, Hoboken, 602 p.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Bach E., Shallit J. Algorithmic Number Theory, vol. I: Efficient Algorithms. Cambridge, London: The MIT Press, 1996. 496 p.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Bach E. &amp; Shallit J. 1996, "Algorithmic Number Theory, vol. I: Efficient Algorithms" , The MIT Press, Cambridge, London. 496 p.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Gallagher P. X. The Large Sieve and Probabilistic Galois Theory // Proceedings of Symposia in Pure Mathematics. 1973. Vol. 24. P. 91–101.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Gallagher P. X. 1973, "The Large Sieve and Probabilistic Galois Theory" , Proc. Symp. Pure Math., vol. 24, pp. 91–101.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit11"><label>11</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Боревич З. И., Шафаревич И. Р. Теория чисел. М.: Наука, 1972. 496 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Borevich Z. I. &amp; Shafarevich I. R. 1972, "Teoriya chisel" [Number Theory], Nauka, Moscow, 496 p.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit12"><label>12</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">ван дер Варден Б. Л. Алгебра. М.: Наука, 1976. 649 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">van der Waerden B. L. 1976, "Algebra" [Algebra], Nauka, Moscow, 649 p.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit13"><label>13</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Курош А. Г. Курс высшей алгебры. М.: Наука, 1965. 431 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Kurosh A G. 1965, "Kurs vyshej algebry" [Course of Higher Algebra], Nauka, Moscow, 431 p.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit14"><label>14</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Hardy G. H., Wright E. M. An Introduction to the Theory of Numbers. Oxford: Oxford University Press, 1985. 438 p. 15. Зорич В. А. Математический анализ, т. 1. М: ФАЗИС, 1997. 554 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Hardy G. H. &amp; Wright E. M. 1985, "An Introduction to the Theory of Numbers" , Oxford University Press, Oxford, 438 p.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit15"><label>15</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Zorich V. A. 1997, "Matematicheskij analiz, t. 1" [Mathematical Analysis I], FAZIS, Moscow, 554 p.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Zorich V. A. 1997, "Matematicheskij analiz, t. 1" [Mathematical Analysis I], FAZIS, Moscow, 554 p.</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
