第 章
03
式的運算
3-1 多項式的基本概念
重點一 多項式的定義
多項式的定義:
設
a 、n an1、…、
a 、1 a 都是實數,0 n為正整數或 0,則形如
f x( )
a xn n
a xn1 n1
a x a1
0, 稱
f x 為不定元( )
x的多項式。
1.
a 稱為 ( )k f x 中x 項的k係數,
a 稱為 ( )0 f x 的常數項。
2. 若
an ,則稱 ( ) 0
f x 為n次多項式,
n為
f x 的次數( ) ,以
deg ( )f x n表示,此時
a 為 ( )n f x的領導係數。
3. 若
f x( ) ,則稱 ( )
a0 f x 為常數多項式(多項式只有常數項,其他各項係數均為 0)。
(1)若
a0 ,則稱 ( ) 0
f x 為零次多項式(其次數為0)。
f x( ) 3 、 ( )
f x 。 2 (2)若
a0 ,則稱 ( ) 0
f x 為零多項式(無次數可言) 。
f x( ) 0 。
4. 升冪與降冪排列:
為了運算方便,通常我們將多項式中的每一項,按照
x的次方,由大而小或者由小而大 排列。由大而小的排列叫做降冪排列,由小而大的排列叫做升冪排列。
5. 多項式的值:將多項式 ( )
f x 中,指定一個實數a為不定元
x的值,則所得的結果,稱為 多項式
f x 在( )
x a的值,以
f a 來表示。( )
設
f x( ) 2
x2 3
x ,則 4
f(1) 2 1 。
23 1 4 3
小叮嚀
設 f x( )a xn nan1xn1 a x a1 0 (1)f(0)a0 常數項。
(2)f(1)anan1 a1 a0各項係數和。
(3)f( 1) (偶次項係數和)(奇次項係數和)。
小叮嚀
零次多項式與零多項式均為常數多項式。
小叮嚀
例 不定元x不能出現在「分母」、「根號」內、「絕對值」中。
①3x2 2x5、(x1)(x2)、10 都是多項式。
② 23 1
x 、 x3、|x25x2 |均不是x的多項式。
例
例
例
下列哪些式子是
x的多項式?
(A)
x2 2x(B) 3
x
(C) 1
x 2 (D)
x3 | |
x。
(A)是多項式
(B)
x在分母,不是多項式 (C)
x在根號內,不是多項式 (D)
x在絕對值中,不是多項式 故選 (A)
下列哪些式子是
x的多項式?
(A) 1 2
x x
(B)|
x (C) 1|
x 1 (D)
2(A)
x在分母,不是多項式 (B)
x在絕對值中,不是多項式 (C)
x在根號內,不是多項式 (D)是多項式
故選 (D)
設
f x( ) 2
x4 3
x2 5
x ,試求 7
(1) deg ( )
f x (2)領導係數 (3)x 項係數 3(4)常數項。
(1) deg ( ) 4
f x (2)領導係數為 2 (3)
x 項係數為 0 3(4)常數項為 7
設
f x( )
x33
x2 ,試求 4
(1) deg ( )
f x (2)領導係數 (3)x 項係數 2(4)常數項。
(1) deg ( ) 3
f x (2)領導係數為 1 (3)
x 項係數為 3 2(4)常數項為 4
設
f x( ) (
a 2)
x3 (2
a b x )
2 (
a b x) 為 3 一次多項式,試求:
(1)
a、
b之值 (2) ( )
f x 的領導係數。(1)∵ ( )
f x 為一次多項式∴ 2 0
2 0
a a b
a2、
b 4(2) ( ) (
f x
a b x ) 3
2x3
∴
f x 的領導係數為 2( )
設
f x( ) (
a 2 )
b x4 (
b2)
x3 (
a1)
x2 , 5 若 deg ( ) 2
f x ,試求:
(1)
a、
b之值 (2) ( )
f x 的領導係數。(1)∵ deg ( ) 2
f x ∴ 2 0
2 0
a b
b
a4、
b2(2)
f x( ) (
a 1)
x2 5
3
x2 5
∴
f x 的領導係數為 3( )
演練
例題 1
多項式的定義
1演練
例題 2
多項式的基本概念
2演練
例題 3
多項式的基本概念
3試將
f x( ) 3
x2 4
x3 7 2
x 5
x4,依降冪及 升冪方式重新排列。
降冪:
f x( ) 5
x4 4
x3 3
x2 2
x 7 升冪:
f x( ) 7 2
x 3
x2 4
x3 5
x4試將
f x( )
x4
x3 2
x2 3
x4 ,依降冪及 5 升冪方式重新排列。
降冪:
f x( ) 3
x4 4
x3 2
x2
x5 升冪:
f x( ) 5
x2
x2 4
x3 3
x4設
f x( ) (
a 2)
x2 (
b3)
x c 為 零 多 項 5 式,試求
a、
b、
c之值。
由零多項式的定義知:
2 0
a
、
b 3 0、
c 5 0∴
a2、
b 3、
c 5
設
f x( ) (2
a 4)
x2 (3
b 6)
x a b 為 零 次 多項式,試求:
(1)
a、
b之值 (2) ( )
f x 。(1)∵ ( )
f x 為零次多項式∴
2a 4 0、
3b 6 0
a 2、
b 2(2) ( ) ( 2) ( 2)
f x 4
設多項式
f x( )
x3 2
x2 5
x ,試求: 6 (1) (0) ( 1)
f
f
f 之值。
(1) 1 2 5 6
f 2 (0) 6
f
( 1) 1 2 5 6 14
f
∴ (1)
f
f(0)
f( 1) ( 2) ( 6) ( 14) 22
設多項式
f x( ) 2
x3
x2 3
x k , 若
f( 2) 3 ,試求
k之值。
3 2
( 2) 2 ( 2) ( 2) 3 ( 2) 3
f
k
16 4 6 k 3
k29演練
例題 5
零多項式與零次多項式
5演練
例題 4
升冪、降冪排列
4演練
例題 6
多項式求值
6設
f x 為二次多項式,且 (1) 2( )
f 、 (0) 3
f 、 ( 1) 6
f
,試求 (2)
f之值。
設
f x( )
ax2
bx c
(1) 2
(0) 3
( 1) 6
f a b c
f c
f a b c
a1、
b 2、
c3∴
f x( )
x2 2
x 3
f(2) 2
2 2 2 3 3
設
f x 為 二 次 多 項 式 , 且( )
f( 2) 3 、 (1) 6
f
、 (2) 3
f ,試求 (0)
f之值。
設
f x( )
ax2
bx c
( 2) 4 2 3(1) 6
(2) 4 2 3
f a b c
f a b c
f a b c
a 1、
b0、
c 7
∴
f x( )
x27
(0) 7
f
重點二 多項式相等
多項式相等
設
f x( )
a xn n
a xn1 n1
a x a1
0、
g x( )
b xm m
b xm1 m1
b x b1
0為任意兩個非零多項 式,則
( ) ( )
f x
g x
n m,且
an
bm、
an1
bm1,…,
a1 ,
b1 a0 。
b0小叮嚀
(1)若兩多項式相等,則其次數相同且對應的同次方項係數皆相等。
(2)若 f x( )g x( ),則對所有實數a, f a( )g a( )恆成立。
演練
例題 7
多項式求值應用
7設
f x( ) (
a 2)
x2 3
x , (
c1) ( ) 3
2(2 1) 6
g x
x
b
x ,
若
f x( )
g x( ) ,試求
a、
b、
c之值。
∵ ( )
f x
g x( )
由多項式相等的定義知:
2 3
a
、
3 2 b1、
c 1 6∴
a1、
b2、
c 5
設 3
x4 2
x2 1 (
a 1)
x4 (
b1)
x3 (
c1)
x2(
d3)
x e ,試求
a b c d e 之值。
由多項式相等的定義知:
1 3
a
、
b 1 0、
c 1 2、
d 3 0、
1e
a2、
b1、
c1、
d 3、
e1∴
a b c d e 8設
x3 2
x2 3
x 4
a x( 1)
3
b x( 1)
2 ( 1)
c x
,試求:
d(1)
a b c d 之值。
(2)
a b c d 之值。
提示: (1)令
x 1 1代入原式 (2)令
x 1 1代入原式
(1)令
x 1 1
x2代入得
8 8 6 4 a b c d
a b c d 26(2)令
x 1 1
x0代入得
4 a b c d
a b c d 4設 2
x3 3
x2 4
x 5
a x( 2)
3
b x( 2)
2( 2)
c x d
,試求:
(1)
a b c d 之值。
(2)
a b c d 之值。
(1)令
x 2 1
x 1代入得
2 3 4 5 a b c d
a b c d 2(2)令
x 2 1
x 3代入得
54 27 12 5 a b c d
a b c d 34演練
例題 8
多項式相等
8演練
例題 9
多項式相等的應用(進階題)
9重點三 多項式的加法和減法
多項式的加減法
兩多項式相加或相減時,是把次數相同的單項係數相加或相減,即
a xk k
b xk k (
ak
b xk)
k, 計算的方式有橫式運算、直式運算、分離係數法。
( ) 2
23 5
f x
x
x ,
g x( )
x2
x1
(1)橫式運算
f x( )
g x( ) (2
x2 3
x 5) (
x2
x1) (2 1)
x2 (3 1)
x (5 1) 3
x2 4
x 6
f x
( )
g x( ) (2
x2 3
x 5) (
x2
x1) (2 1)
x2 (3 1)
x (5 1)
x2 2
x 4
(2)直式運算
2 2
2
2 3 5
) 1
3 4 6
x xx x
x x
2 2
2
2 3 5
) 1
2 4
x xx x
x x
(3)分離係數法
2
2 3 5 ) 1 1 1 3 4 6
x x
常數
2
2 3 5 ) 1 1 1 1 2 4
x x
常數
故
f x( )
g x( ) 3
x2 4
x 故 6
f x( )
g x( )
x2 2
x 4
小叮嚀
(1)用分離係數法做兩多項式相加或相減時,遇缺項時,以「0」補之。
(2)兩多項式,若次數相同,相加或相減後,次數可能變小。
(3)兩多項式,若次數不同,相加或相減後,次數為兩多項式次數較高者。
例
若兩多項式
f x( )
x3 2
x2 3
x , 4
3 2
( ) 3 2
g x
x x ,試求:
(1) ( )
f x
g x( ) (2) ( )
f x
g x( ) 。 (1) ( )
f x
g x( )
(
x3 2
x2 3
x 4) (
x33
x2 2) 5
x2 3
x 2
(2) 1 2 3 4 ) 1 3 0 2 2 1 3 6
∴
f x( )
g x( ) 2
x3
x2 3
x 6
設兩多項式
f x( ) 3
x2
x3
x2 , 5
3 2
( ) 5 6
g x
x
x x ,試求:
(1) ( )
f x
g x( ) (2) ( )
f x
g x( ) 。 (1) ( )
f x
g x( )
(2
x3
x2 3
x 5) (
x3
x2 5
x 6) 3
x3 8
x 11
(2) ( )
f x
g x( )
(2
x3
x2 3
x 5) (
x3
x2 5
x 6)
x3 2
x2 2
x 1
設
f x( )
g x( )
x3 3
x2 5
x 且 1
3 2
( ) ( ) 5 3 7
f x
g x
x
x
x ,試求 ( )
g x 的領導係數。
3 2
( ) ( ) 3 5 1
f x
g x
x
x
x ……(1)
3 2
( ) ( ) 5 3 7
f x
g x
x
x
x ……(2) (1) (2) : 2 ( ) 2
g x
x2 2
x 8
g x( )
x2
x4
∴
g x 的領導係數為 1( )
設
f x( )
g x( ) 2
x3 5
x2 4
x 且 3
3 2
( ) ( ) 4 2 5
f x
g x
x
x
x ,試求 (1) ( 1)
f
之值。
g3 2
( ) ( ) 2 5 4 3
f x
g x
x
x
x ……(1)
3 2
( ) ( ) 4 2 5
f x
g x
x
x
x ……(2) (1) (2)
2
:
f x( )
x32
x2
x1 (1) (2)
2
:
g x( ) 3
x3 3
x2 3
x 4
∴
f(1)
g( 1) 1 ( 13) 14
演練例題 10
多項式加減法
10演練
例題 11
多項式加減法的應用
11重點四 多項式的乘法
多項式的乘法
1. 單項式的乘法規則:
axn
bxm
abxn m。
2. 多項式的乘法規則,是利用乘法對加法的分配律來計算。
3 3
(
x 2
x 3)(
x 1)
x x( 1) 2 (
x x 1) 3(
x 1)
x4
x3 2
x2 2
x 3
x 3
x4
x3 2
x2 5
x 3
直式運算 分離係數法
3 2
3 2
4 3 2
4 3 2
0 2 3
) 1
0 2 3
0 2 3
2 5 3
x x x
x
x x x
x x x x
x x x x
1 0 2 3
) 1 1
1 0 2 3 1 0 2 3 1 1 2 5 3
故 (
x3 2
x 3)(
x 1)
x4
x3 2
x2 5
x 3
設
f x( ) (
x3 3
x 、 ( ) 2 2)
g x
x ,試求 3 ( ) ( )
f x
g x。
1 0 3 2 2 3 3 0 9 6 2 0 6 4 2 3 6 13 6
∴
f x( )
g x( ) 2
x4 3
x3 6
x2 13
x 6
設
f x( ) 4
x3 5
x 、 1
g x( ) 2
x2 ,試求 3 ( ) ( )
f x
g x。 ( )
f x
g x( )
3 2
(4
x5
x1)(2
x3)
5 3 3 2
8
x12
x10
x15
x2
x3
5 3 2
8
x22
x2
x15
x3
例
小叮嚀
設f x( )、g x( )皆不為零多項式,若deg( ( ))f x n,deg( ( ))g x m, 則deg[ ( )f x g x ( )] n m。
演練
例題 12
多項的乘法
12試 求
f x( ) (2
x3
x2 2
x 5)(
x2
x3) 乘 開 後,
x 項的係數為何? 3乘開後
x 項有 33 2 2
2
x 3 (
x) (
x) 2
x x
3 3 3 3
6
x x2
x9
x
∴
x 項的係數為 9 3試求 (
x4 3
x2 2
x 1)(
x3 2
x2 乘開後, 1)
x4項的係數為何?
4 2 3 2
(
x 3
x 2
x 1)(
x 2
x 1)
x 項係數為1 1 ( 3) ( 2) 2 14
1 6 2 9試求 (
x3 2
x2 3
x 4)(
x2 1)(
x 乘開後, 1)
x 項的係數為何? 4原式 (
x3 2
x2 3
x 4)(
x3
x2
x1)
x 項係數為1 1 2 ( 1) ( 3) 14
1 ( 2) ( 3)
4
試求 (2
x3 3
x2 4
x 5)
2展開後,
x 項的係數3為何?
3 2 2
(2
x 3
x 4
x 5)
3 2 3 2
(2
x3
x4
x5)(2
x3
x4
x5)
x 項係數為 3
2 ( 5) ( 3) 4 4 ( 3) ( 5) 2 ( 10) ( 12) ( 12) ( 10)
44
演練
例題 13
多項式乘法的應用
13演練
例題 14
多項式乘法的應用
14自我 評量 評量
自我
1 ( D ) 1.下列何者為
x的多項式? (A)
x (B)| | 2 2
x (C) 2
x
(D) 2。
2 2. 已知二次多項式
f x( ) (
a 2)
x3 (
a b1)
x2 5
x 的領導係數為 4,則 6
a2b12 。
3 3. 設
f x( ) (
a 2 )
b x3 (
b2)
x2 (
c1)
x 為一次多項式,且 (1) 5 3
f ,則
a b c 1 。
5 4. 已知
f x( ) (
a 1)
x3 (3
a b x )
2 (2
c 4)
x c d 為零多項式,則
a b c d 8 。
6 5. 設
f x( ) 2
x3 3
x2
mx ,若 (2) 4 6
f ,則
m 3 。
7 6. 設 ( )
f x 為二次多項式,若 f( 1) 4 、 (1) 4
f 、 (2) 7
f ,則 (0)
f 3 。
8 7. 設 二 多 項 式
f x( ) (
a 2)
x2 4
x 、 3
g x( ) 5
x2 (3
b 2)
x c ,若 ( ) 1
f x
g x( ) , 則
a b c 11 。
10 8. 設
f x( ) 2
x3 4
x2 , 1
g x( ) 3
x3 5
x ,則3 ( ) 2 ( ) 1
f x
g x
12x210x5。
12 9. 設
f x( )
x3 5
x 、 ( ) 3 2
g x
x ,則 ( ) 1
f x
g x( )
3x4x315x2 x 2。
11,12 10. 已知 ( )
f x 、 ( )g x 為兩多項式,且 f x( )
g x( )
x2 、 1
f x( )
g x( )
x22
x , 3 則
f x( )
g x( )
x33x2。
■ 對應例題
自我 評量 評量
自我
13 11. 設
f x( ) (2
x3 3
x 1)(
x4 5
x3 4
x ,則 ( ) 7)
f x 展開式中x 項的係數為4 8 。
13 12. 設
f x( ) (
x3 2
x2 3
x 4)(
x 1)(
x ,則 ( ) 2)
f x 展開式中x 項係數為3 1 。
9 13. 設
x3 3
x2 5
x 7
a x( 1)
3
b x( 1)
2
c x( ,則 1)
d(1)
a b c d 7 , (2)
a b c d 23 。
9 14. 設 (
x2 3
x 1)
2
ax4
bx3
cx2
dx e ,則
a b c d e 9 。
9 15. 設
x2 3
x 4
a x( 1)(
x 2)
b x( 2)(
x 3)
c x( 3)(
x ,則 1)
a b c 1 。
13 16. 設
f x( ) (
x4 2
x3 3
x 5)(
x3 2
x2 ,若 ( )
k)
f x 展開後x 項的係數為 7,則3 k 4 。
3-2 除法原理與餘式定理
重點一 多項式的除法 1. 多項式的除法
設
f x 、( )
g x 為兩多項式,且( )
g x( ) 0 ,則 ( )
f x 除以g x ,我們以「( )
f x( )
g x( ) 」來表 示,其中
f x 稱為被除式, ( )( )
g x 稱為除式。多項式的除法運算以直式運算(長除法)為主。
2. 多項式除法原理
設
f x 、 ( )( )
g x 為 兩 多 項 式 , 且 ( ) 0g x , 則 恰 存 在 兩 多 項 式 ( )
q x 和 ( )r x , 滿 足( ) ( ) ( ) ( )
f x
g x q x
r x,其中
r x( ) 0 或 deg ( ) deg ( )
r x
g x。
設
f x( )
x3 2
x 、 3
g x( )
x2 ,試求
x1 ( )
f x 除以 ( )g x 的商式及餘式。
2 3 2
3 2
2 2
1
1 0 2 3
3 1 2 4 x
x x x x x
x x x
x x
x x
x
商式:
x1;餘式:
2x4設
f x( ) 2
x4 3
x3 4
x2 5
x 、 6
g x( )
x2 , 1 試求
f x 除以 ( )( )
g x 的商式及餘式。2 3 2
1 0 1 2 3 4 5 6 2 0 2
3 2 5 3 0 3
2 8 6 2 0 2 8 4
商式: 2
x2 3
x ;餘式: 2
8x4小叮嚀
1. 被除式除式商式餘式。
2. deg[ ( )f x g x( )] deg ( ) deg ( ) f x g x ,g x( ) 0 。 小叮嚀
1. 在進行除法運算時,被除式、除式均須先按降冪排列,缺項時,以「0」補之。
2. 餘式的次數必須低於除式之次數或者餘式為 0。
演練
例題 1
多項式的除法
1設
f x( )
x3
px2
qx , 3
g x( )
x2 ,若 1 ( )
f x 能被 ( )g x 整除,試求 p 、 q 之值。
1 3
1 0 1 1 3
1 0 1
( 1) 3
3 0 3
( 3) ( 1) 0
p q
p q
p q
∵ ( )
f x 能被 ( )g x 整除∴
r x( ) 0
故
p 且 3 0
q 1 0
p 、 3
q 1
設 2
x3 3
x2
ax b 除 以
x2 之 餘 式 為
x1
3x
,試求
a、
b之值。
2 1 1 1 1 2 3
2 2 2
1 ( 2)
1 1 1
( 3) ( 1)
a b
a b
a b
∵ 餘式為
x3∴
a 3 1、
b 1 3
a4、
b4已知多項式
f x 除以( )
x2 ,得商式
x2
x1, 餘式
2x3,試求
f(3) 之值。
由多項式除法原理知
( ) (
22)( 1) 2 3
f x
x
x x
x
∴
f(3) (3
2 3 2)(3 1) 2 3 3
19已知多項式
f x 除以( )
x2 ,得餘式為
x2
3x2,試求
f(1) 之值。
由多項式除法原理知
( ) (
22) ( ) 3 2
f x
x
x q x
x
∴
f(1) (1
2 1 2) (1) 3 1 2
q 5
演練
例題 2
多項式的除法
2演練
例題 3
多項式的除法原理
3重點二 綜合除法
1. 綜合除法
兩個多項式相除,當除式為一次式,且領導係數為 1 時,則長除法可用一種更簡便的運 算方法,稱為綜合除法。
2. 綜合除法之運算步驟及注意事項
(1)被除式按降冪排列,需注意缺項補 0。
(2)除式為
x b,則右側應記為
b;除式為
x b,則右側記為
b。
(3)先將被除式的領導係數往下移至商式的第一個位置,作為商式的領導係數。
(4)以商式的領導係數乘以記於右側之數,得積列於被除式第二項之下與被除式第二項相 加列於商式的第二個位置,即商式的第二項係數。
(5)重複(4)的演算步驟直到得到商的所有項之係數及最後一項餘式為止。
(6)需注意的是:與長除法不同的地方,是上下兩項數字要相加。
求
x3 2
x2 3
x 除以 4
x1的商式及餘式。
1 2 3 4 1 1 1 2 1 1 2 2
商式:
x2 ,餘式:2
x2
(7)若除式為
ax b(
a0),可改寫為 (
b)
a x
a,先以
bx
為除式,求得商式及餘式,
a再將所得的商式除以
a,餘式不變,即可求得除式為
ax b的商式及餘式。
求 2
x3 3
x2 4
x 除以 5
2x1的商式及餘式。
1 2 1 2( )
x
x 2
2 3 4 5 1 1 2 3 2 8 2 2 4 6
1 2 3
商式:
x2 2
x ,餘式:8 3 例
例
商式 餘式
3 2
1
22 3 4 5 ( )(2 4 6) 8
x
x
x
x 2
x
x 1
2( ) 2( 2 3) 8
x
2
x x (2
x 1)(
x2 2
x 3) 8
商式 餘式
3. 綜合除法的應用
設
x3 2
x2 3
x 4
a x( 1)
3
b x( 1)
2
c x( ,試求 1)
d a、
b、
c、
d之值。
1 1 2 3 4
1 3 6 1 3 6 10
1 4 1 4 10
1 1 5
d c b a
∴
a1、
b5、
c10、
d 10利用綜合除法求 2
x3 5
x2 除以 3
x2的商 式及餘式。
2 5 0 3 2 4 2 4 2 1 2 1
商式: 2
x2 ,餘式: 1
x2
利用綜合除法求
x4
x3 2
x2 除以 1
x2的 商式及餘式。
1 1 2 0 1 2 2 2 0 0 1 1 0 0 1
商式:
x3 ,餘式:1
x2例
演練
例題 4
綜合除法
43
2
23 4
x
x
x
(
x1)(
x23
x6) 10
(
x1)[(
x1)(
x4) 10] 10
(
x1){(
x1)[(
x1) 1 5] 10} 10
(
x1){(
x1)
25(
x1) 10} 10
3 2