1.2 Dividing Polynomials / 多项式除法

教材内容

1. 多项式基础

多项式是代数学中的基本概念,理解多项式的定义和特征对于学习多项式除法至关重要。

定义

多项式是具有正整数指数的有限表达式。

核心要点

多项式的指数必须是正整数,不能是分数或负数。

多项式 非多项式
\(2x + 4\) \(\sqrt{x}\)
\(4xy^2 + 3x - 9\) \(6x^{-2}\)
\(8\) \(\frac{4}{x}\)

多项式的一般形式:\(f(x) = a_nx^n + a_{n-1}x^{n-1} + \cdots + a_1x + a_0\)

其中 \(a_n, a_{n-1}, \ldots, a_1, a_0\) 是常数,\(n\) 是非负整数

多项式的特征

多项式具有以下重要特征:

关键点

  • 识别多项式和非多项式
  • 理解多项式的结构
  • 掌握多项式的标准形式

2. 长除法方法

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。

核心要点

可以使用长除法将多项式除以 \((x \pm p)\) 或 \((ax \pm b)\),其中 \(p, a, b\) 是常数。

示例1:除以 \((x - 3)\)

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

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或次数低于除数。

关键点

  • 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

3. 除数为 \((ax \pm b)\) 的情况

当除数包含系数时,需要特别注意系数的处理。

示例2:除以 \((2x + 1)\)

设 \(f(x) = 4x^4 - 17x^2 + 4\),将 \(f(x)\) 除以 \((2x + 1)\):

步骤1:\(4x^4 \div 2x = 2x^3\)

步骤2:\(2x^3 \times (2x + 1) = 4x^4 + 2x^3\)

继续此过程,注意系数的计算。

关键点

  • 注意除数的系数
  • 正确计算商的系数
  • 保持运算的准确性

4. 余数与因式的关系

理解余数与因式的关系是多项式除法的重要应用。

示例3:求余数

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

通过长除法得到余数为 \(-6\)。

由于余数 \(\neq 0\),所以 \((x - 4)\) 不是多项式的因式。

关键点

  • 余数 = 0 时,除数是因式
  • 余数 \(\neq 0\) 时,除数不是因式
  • 这是因式定理的基础