پاسخ : تجزیه یک چندجمله ای
لم: تعمیم محک آیزنشتاین: فرض کنید
اگر عدد اول
موجود باشد بطوری که
و
وجود داشته باشد که
و
آنگاه چندجمله ای
عاملی دارد که تحویل ناپذیر است و درجه اش حداقل
است.
اثبات لم فوق به مانند اثبات خود محک آیزنشتاین است.
حال دقت کنید که برای
و
چند جمله ای فوق در شرایط لم صدق میکند پس عاملی دارد که تحویل ناپذیر است و درجه اش حداقل 99 است.
بنابرین یا چند جمله ای خود تحویل ناپذیر است یا یک عامل تحویل ناپذیر از درجه 99 دارد. اما اگر چنین باشد پس یک ریشه صحیح هم دارد زیرا در تجزیه آن یک چند جمله ای درجه 99 ظاهر میشود پس درجه خارج قسمت دقیقاً 1 است. بنابرین توسط چند جمله ای صحیح الضرایبی با درجه یک عاد میشود پس ریشه صحیح دارد.
حال میخواهیم ثابت کنیم که چند جمله ای تجزیه ناپذیر است . فرض خلف کنید که این طور نباشد پس ریشه ای صحیح دارد.
همچنین دقت کنید که چون ضریب جمله ثابت چند جمله ای 2 است پس اگر این چند جمله ای ریشه ای صحیح ناصفر داشته باشد مانند
آنگاه
زیرا اگر
آنگاه دو طرف بر
بخش پذیر است که با حذف جملات شامل
آنگاه تنها ضریب جمله ثابت میماند.
پس
یکی از 0و1و-1و2و-2 است. که با جایگذاری در چندجمله ای به دست می آوریم که هیچ کدام صدق نمیکنند. پس به تناقض رسیدیم، یعنی چندجمله ای تجزیه ناپذیر است.