1.2 Dividing Polynomials / 多项式除法

知识点总结与练习题

核心知识点

1. 多项式定义

核心概念 (Core Concept):多项式是具有正整数指数的有限表达式。

  • 指数必须是正整数或零
  • 变量不能出现在分母中
  • 不能包含根号
  • 是有限项的和

公式 (Formula):\(f(x) = a_nx^n + a_{n-1}x^{n-1} + \cdots + a_1x + a_0\)

2. 长除法方法

定义 (Definition):多项式长除法是除多项式的基本方法,类似于数字的长除法。

  • 按降幂排列多项式
  • 包含缺失的幂次(系数为0)
  • 逐步进行除法运算
  • 检查余数

应用场景 (Application):适用于 \((x \pm p)\) 和 \((ax \pm b)\) 形式的除数。

关键词汇表

多项式 Polynomial
长除法 Long Division
除数 Divisor
商 Quotient
余数 Remainder
因式 Factor

例题解析

Example 1: 除以 \((x - 3)\)

题目:将 \(x^3 + 2x^2 - 17x + 6\) 除以 \((x - 3)\)

解答

解题步骤说明:

  • 步骤1:\(x^3 \div x = x^2\)
  • 步骤2:\(x^2 \times (x - 3) = x^3 - 3x^2\)
  • 步骤3:\((x^3 + 2x^2) - (x^3 - 3x^2) = 5x^2\)
  • 继续此过程直到余数为0
  • 结论:\(x^3 + 2x^2 - 17x + 6 = (x - 3)(x^2 + 5x - 2)\)

Example 2: 求余数

题目:求 \(2x^3 - 5x^2 - 16x + 10\) 除以 \((x - 4)\) 的余数

解答

解题步骤说明:

  • 通过长除法得到余数为 \(-6\)
  • 由于余数 \(\neq 0\),所以 \((x - 4)\) 不是因式
  • 最终答案:余数 = \(-6\)

Question 1

求下列多项式除法得到的商:

a) \((x^3 + 2x^2 - x - 2)\) 除以 \((x + 1)\)

b) \((x^3 + 2x^2 - 9x + 2)\) 除以 \((x - 2)\)

c) \((20 + x + 3x^2 + x^3)\) 除以 \((x + 4)\)

答题区域:

Question 2

求下列多项式除法得到的商和余数:

a) \((x^3 + 8x^2 + 17x + 16)\) 除以 \((x + 5)\)

b) \((x^3 - 15x^2 + 61x - 48)\) 除以 \((x - 7)\)

c) \((3x^3 + 4x^2 + 7)\) 除以 \((2 + x)\)

答题区域:

Question 3

使用因式定理确定下列多项式是否为因式:

a) \((x - 1)\) 是否是 \((x^3 + 2x^2 - 2x - 1)\) 的因式?

b) \((x + 2)\) 是否是 \((x^3 - 5x^2 - 9x + 2)\) 的因式?

c) \((x - 3)\) 是否是 \((x^3 - x^2 - 14x + 27)\) 的因式?

答题区域:

Question 4

设 \(f(x) \equiv x^3 - 2x^2 - 11x + 12\)

a) 证明 \((x - 1)\) 是 \(f(x)\) 的因式

b) 因此,将 \(f(x)\) 表示为三个线性因式的乘积

答题区域:

答案与解析

Question 1 解析

a) \((x^3 + 2x^2 - x - 2) \div (x + 1)\)

商:\(x^2 + x - 2\),余数:\(0\)

因此:\(x^3 + 2x^2 - x - 2 = (x + 1)(x^2 + x - 2)\)

b) \((x^3 + 2x^2 - 9x + 2) \div (x - 2)\)

商:\(x^2 + 4x - 1\),余数:\(0\)

因此:\(x^3 + 2x^2 - 9x + 2 = (x - 2)(x^2 + 4x - 1)\)

c) \((20 + x + 3x^2 + x^3) \div (x + 4)\)

首先重写:\(x^3 + 3x^2 + x + 20\)

商:\(x^2 - x + 5\),余数:\(0\)

因此:\(x^3 + 3x^2 + x + 20 = (x + 4)(x^2 - x + 5)\)

答案:a) \(x^2 + x - 2\);b) \(x^2 + 4x - 1\);c) \(x^2 - x + 5\)
Question 2 解析

a) \((x^3 + 8x^2 + 17x + 16) \div (x + 5)\)

商:\(x^2 + 3x + 2\),余数:\(6\)

b) \((x^3 - 15x^2 + 61x - 48) \div (x - 7)\)

商:\(x^2 - 8x + 5\),余数:\(-13\)

c) \((3x^3 + 4x^2 + 7) \div (x + 2)\)

商:\(3x^2 - 2x + 4\),余数:\(-1\)

答案:a) 商 \(x^2 + 3x + 2\),余数 \(6\);b) 商 \(x^2 - 8x + 5\),余数 \(-13\);c) 商 \(3x^2 - 2x + 4\),余数 \(-1\)
Question 3 解析

a) \((x - 1)\) 除以 \((x^3 + 2x^2 - 2x - 1)\)

余数:\(0\),因此:是的,\((x - 1)\) 是因式

b) \((x + 2)\) 除以 \((x^3 - 5x^2 - 9x + 2)\)

余数:\(-8\),因此:不,\((x + 2)\) 不是因式

c) \((x - 3)\) 除以 \((x^3 - x^2 - 14x + 27)\)

余数:\(0\),因此:是的,\((x - 3)\) 是因式

答案:a) 是因式;b) 不是因式;c) 是因式
Question 4 解析

a) 证明 \((x - 1)\) 是 \(f(x)\) 的因式

\(f(x) \div (x - 1) = (x^3 - 2x^2 - 11x + 12) \div (x - 1)\)

商:\(x^2 - x - 12\),余数:\(0\)

因此:\((x - 1)\) 是因式

b) 将 \(f(x)\) 表示为三个线性因式的乘积

由于:\(f(x) = (x - 1)(x^2 - x - 12)\)

因式分解:\(x^2 - x - 12 = (x - 4)(x + 3)\)

因此:\(f(x) = (x - 1)(x - 4)(x + 3)\)

答案:\(f(x) = (x - 1)(x - 4)(x + 3)\)