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多項式除法

要還原乘法,我們用除法。多項式長除法與數字的長除法如出一轍,而綜合除法是除以 x − c 時的快速捷徑。兩者共同為多項式運算畫上句點。

多項式版的長除法

多項式長除法遵循你學數字時的同一節奏:除、乘、減、落下——循環往復。每一輪,你用餘下部分的首項除以除式的首項,把結果寫在上方,再乘回去,減一減來縮小餘式。

  1. 把兩個多項式都寫成標準形式;缺失的次冪用 0 佔位。
  2. 除:被除式首項 ÷ 除式首項 → 商的下一項。
  3. 用商的這一項乘以整個除式,再從當前被除式中減去。
  4. 落下下一項,重複,直到餘式的次數低於除式的次數。
(x^2 + 5x + 6) ÷ (x + 2)

            x  + 3
         __________________
 x + 2 ) x^2 + 5x + 6
         x^2 + 2x            ← (x)(x+2)
         --------
               3x + 6
               3x + 6        ← (3)(x+2)
               ------
                    0        remainder

Result:  x + 3   (remainder 0, so x+2 divides evenly)
長除法:除、乘、減、落下——直到完成。

餘式與帶餘除法

除法並不總能除盡。留有餘式時,我們就像處理整數那樣如實記錄——這是多項式形式的帶餘除法:被除式 = 除式 × 商 + 餘式。餘式為 0 是特殊情形:它意味著除式是一個因式,對應的值則是該多項式的一個

(2x^2 + 3x − 4) ÷ (x + 3)

            2x − 3
         __________________
 x + 3 ) 2x^2 + 3x − 4
         2x^2 + 6x
         --------
              −3x − 4
              −3x − 9
              -------
                    5        remainder

Result:  2x − 3 + 5/(x + 3)
Check:   (x+3)(2x−3) + 5 = 2x^2 + 3x − 9 + 5 = 2x^2 + 3x − 4  ✓
非零餘式以「除以除式」的分數形式帶在後面。

綜合除法:捷徑

當除式形如 x − c 時,綜合除法只用係數就能完成同樣的工作——不必拖著 x。把被除式的係數按標準形式寫下(缺項補零),把 c 放在左側,然後落下、乘、加、重複。最後一個數是餘式;其餘是商的係數,次數低一階。

Divide  x^3 − 4x^2 + 0x + 6  by  x − 3   (so c = 3)

  3 |   1   −4    0    6
    |        3   −3   −9
    +---------------------
        1   −1   −3   −3
        \---quotient---/  \rem/

Quotient:  x^2 − x − 3,   remainder −3
So  x^3 − 4x^2 + 6 = (x − 3)(x^2 − x − 3) − 3
用 x − 3 作綜合除法:落下,乘以 3,相加,重複。