續多項式
多項式的除法、餘式定理和因式定理,以及怎樣分解三次多項式。DSE 卷一較長的題目經常用到這些技巧。
學習重點
- 4.1 多項式的除法(長除法或其他方法)。
- 4.2 餘式定理。
- 4.3 因式定理;用它分解多項式,例如 x³ − a³。
- 非基礎 4.4 多項式的 H.C.F. 和 L.C.M.。
- 非基礎 4.5 有理函數(代數分式)的加、減、乘、除,最多含兩個變數。
重要詞彙
| 中文 | English |
|---|---|
| 被除式,除式 | dividend, divisor |
| 商式,餘式 | quotient, remainder |
| 長除法 | long division |
| 餘式定理 | remainder theorem |
| 因式定理 | factor theorem |
| 最大公因式/最小公倍式 | H.C.F. / L.C.M. of polynomials |
| 有理函數 | rational function |
標準步驟
餘式定理
f(x) 除以 (x − a) 時,餘數是 f(a)。除以 (ax − b) 時,餘數是 f(b/a)。
- 找出令除式等於零的值:x − a 得 a;2x + 1 得 −1/2。
- 把這個值代入 f(x)。
- 所得的結果就是餘數,不用做長除法。
*為甚麼:*f(x) = (x − a) × Q(x) + R。代入 x = a,第一部分變成 0,只剩下 R。
因式定理
(x − a) 是 f(x) 的因式,若且唯若 f(a) = 0。
- 找出令除式等於零的值(x − a 得 a)。
- 計算 f(a)。
- 如果 f(a) = 0,(x − a) 是因式;否則不是因式,而 f(a) 就是餘數。
分解三次多項式(不用計算機的解方程功能)
- 試 x = ±1、±2、±3……(常數項的因數),直至 f(a) = 0。
- 那麼 (x − a) 是一個因式。
- 把 f(x) 除以 (x − a),得出一個二次式。
- 分解這個二次式(不能分解時用二次公式)。
求未知係數
- 「f(x) 可被 (x − a) 整除」表示 f(a) = 0。
- 「f(x) 除以 (x − a) 時餘數是 r」表示 f(a) = r。
- 兩個條件得出兩條方程,解聯立方程。
H.C.F. 和 L.C.M.(非基礎)
- 把每個多項式完全因式分解。
- H.C.F.:取公因式,每個因式取最低的冪。
- L.C.M.:取所有因式,每個因式取最高的冪。
例題
例 1:餘式定理:求 x³ − 2x² + 4x − 7 除以 x − 2 的餘數。
f(2) = 8 − 8 + 8 − 7 = 1。(用長除法得商式 x² + 4,餘數 1。)
例 2:因式定理:分解三次多項式 f(x) = x³ − 4x² + x + 6。
f(−1) = −1 − 4 − 1 + 6 = 0,所以 (x + 1) 是因式
f(x) ÷ (x + 1) = x² − 5x + 6
f(x) = (x + 1)(x − 2)(x − 3)例 3:2x³ + kx² − 5x + 2 可被 x − 2 整除。求 k。
f(2) = 16 + 4k − 10 + 2 = 0
4k = −8
k = −2例 4:分解 x³ − 8。
f(2) = 0,所以 x − 2 是因式:(x − 2)(x² + 2x + 4)。
例 5:非基礎:求 x² − 1 和 x² + 3x + 2 的 H.C.F. 和 L.C.M.。
x² − 1 = (x − 1)(x + 1)
x² + 3x + 2 = (x + 1)(x + 2)
H.C.F. = x + 1
L.C.M. = (x − 1)(x + 1)(x + 2)常見錯誤
- 除以 (x + 1) 時代入 x = 1(應代入 x = −1)。
- 長除法漏了某些項:要寫成 x³ + 0x² − 8,各項才對齊。
- 找到一個因式便停下:商式的二次式可能還可以再分解。
- 以為「餘數是 0」和「可整除」是兩回事(兩者其實相同)。
DSE 怎樣考
- 甲部(2):由兩個條件求未知係數,分解一個三次多項式,然後問及它的根(例如「所有根是否都是有理數?」,要用二次因式的判別式判斷)。
- 卷二:餘式定理的題目,經常有兩個未知數;非基礎的 H.C.F./L.C.M. 和有理函數化簡。
不敢問的問題
為甚麼 f(a) 就是餘數?
因為當 x = a 時,「除式 × 商式」那部分變成零,只剩下餘數。
應該先試哪些數?
只試常數項的因數(正和負)。常數項是 6 時,試 ±1、±2、±3、±6。
可以用計算機的三次方程功能嗎?
可以用來檢查答案。但題目通常要求「因式分解」,需要寫出步驟,所以要寫出用因式定理的過程。