Ii
MATU • Algebra
MATU_FACT_061
Examen de admisión
Enunciado
Cuántos de los siguientes polinomios son primos sobre $\mathbb{Z}$
A) 1 B) 2 C) 3 D) 4 E) ninguno
- [I)] $P_{(x)} = x^2 - 6x + 24$
- [II)] $Q_{(x)} = x^4 + 4$
- [III)] $R_{(x)} = x^4 + x^2 + 1$
- [IV)] $L_{(x)} = x^4 + 1$
A) 1 B) 2 C) 3 D) 4 E) ninguno
Solución Paso a Paso
1. Análisis de cada polinomio:
$$x^4 + 4 = (x^2 + 2)^2 - 4x^2 = (x^2 + 2x + 2)(x^2 - 2x + 2)$$
No es primo.
$$x^4 + 2x^2 + 1 - x^2 = (x^2 + 1)^2 - x^2 = (x^2 + x + 1)(x^2 - x + 1)$$
No es primo.
$$x^4 + 1 = (x^2 + 1)^2 - 2x^2 = (x^2 + \sqrt{2}x + 1)(x^2 - \sqrt{2}x + 1)$$
2. Resultado final:
Solo el polinomio I es primo sobre $\mathbb{Z}$. Total: 1.
- I) $x^2 - 6x + 24$: Calculamos el discriminante $\Delta = (-6)^2 - 4(1)(24) = 36 - 96 = -60$. Como el discriminante es negativo y no es un cuadrado perfecto, no tiene raíces reales ni se puede factorizar en $\mathbb{Z}$. Es primo.
- II) $x^4 + 4$: Es una identidad conocida (Sophie Germain).
$$x^4 + 4 = (x^2 + 2)^2 - 4x^2 = (x^2 + 2x + 2)(x^2 - 2x + 2)$$
No es primo.
- III) $x^4 + x^2 + 1$: Se factoriza sumando y restando $x^2$.
$$x^4 + 2x^2 + 1 - x^2 = (x^2 + 1)^2 - x^2 = (x^2 + x + 1)(x^2 - x + 1)$$
No es primo.
- IV) $x^4 + 1$: Aunque no tiene raíces reales, es reducible sobre $\mathbb{R}$ y $\mathbb{Z}$ mediante completación de cuadrados:
$$x^4 + 1 = (x^2 + 1)^2 - 2x^2 = (x^2 + \sqrt{2}x + 1)(x^2 - \sqrt{2}x + 1)$$
2. Resultado final:
Solo el polinomio I es primo sobre $\mathbb{Z}$. Total: 1.