多项式长除法是一种手算方法,用来把一个多项式除以另一个多项式。如果你会整数的长除法,那么它的步骤模式是一样的:首项相除、相乘、相减,然后重复。

最关键的停止规则很简单:当余式的次数低于除式的次数时就停止。如果余式是 00,说明这个除法正好整除。

为什么多项式长除法可行

在每一步中,你都要选出一个商的项,使它能够消去当前被除式的首项。

这就是为什么第一步永远是:

leading term of dividendleading term of divisor\frac{\text{leading term of dividend}}{\text{leading term of divisor}}

得到这一项商之后,用它去乘整个除式,再做相减。相减后会得到一个新的、次数更低的多项式,接着继续运算。

多项式长除法步骤

  1. 把两个多项式都按幂次从高到低排列。
  2. 如果有缺少的幂次,补上系数为 00 的项。
  3. 用当前被除式的首项除以除式的首项。
  4. 把结果写到商里。
  5. 用这一项商乘以除式。
  6. 相减。
  7. 移下下一项并重复。

如果各项没有按次数对齐,那么相减这一步就很容易出错。

例题:计算 2x35x2+5x62x^3 - 5x^2 + 5x - 6 除以 x2x - 2

我们要求

2x35x2+5x6x2.\frac{2x^3 - 5x^2 + 5x - 6}{x - 2}.

每一轮的目标都是消去当前的首项。

1. 首项相除

2x32x^3 除以 xx

2x3x=2x2.\frac{2x^3}{x} = 2x^2.

所以商的第一项是 2x22x^2

2. 相乘并相减

2x22x^2 乘以除式:

2x2(x2)=2x34x2.2x^2(x - 2) = 2x^3 - 4x^2.

再从原来的被除式中相减:

(2x35x2+5x6)(2x34x2)=x2+5x6.(2x^3 - 5x^2 + 5x - 6) - (2x^3 - 4x^2) = -x^2 + 5x - 6.

3. 对新的首项重复操作

现在用 x2-x^2 除以 xx

x2x=x.\frac{-x^2}{x} = -x.

x-x 写到商里。

相乘:

x(x2)=x2+2x.-x(x - 2) = -x^2 + 2x.

相减:

(x2+5x6)(x2+2x)=3x6.(-x^2 + 5x - 6) - (-x^2 + 2x) = 3x - 6.

4. 再做一轮

3x3x 除以 xx

3xx=3.\frac{3x}{x} = 3.

33 写到商里。

相乘:

3(x2)=3x6.3(x - 2) = 3x - 6.

相减:

(3x6)(3x6)=0.(3x - 6) - (3x - 6) = 0.

所以余式是 00,商为

2x35x2+5x6x2=2x2x+3.\frac{2x^3 - 5x^2 + 5x - 6}{x - 2} = 2x^2 - x + 3.

如何检查答案

用商乘以除式:

(2x2x+3)(x2).(2x^2 - x + 3)(x - 2).

展开可得

2x35x2+5x6,2x^3 - 5x^2 + 5x - 6,

这与原来的被除式一致。这就说明除法结果是正确的。

常见错误:跳过缺少的幂次

最常见的列式错误,就是忽略了缺少的幂次。比如,把 x3+4x1x^3 + 4x - 1 除以 x1x - 1 时,你应该先把被除式改写成

x3+0x2+4x1.x^3 + 0x^2 + 4x - 1.

这个 0x20x^2 占位项能让每一步相减都保持对齐。没有它,后面的项就可能落到错误的位置上。

什么时候使用多项式长除法

当因式分解不明显、你需要直接求出商和余式,或者你想把一个假分式改写成更合适的形式时,这个方法就很有用。

它也常出现在部分分式分解之前。如果分子的次数大于或等于分母的次数,就要先做多项式长除法。

自己试一题

试着计算下面这个式子:

x3+2x25x6x+3.\frac{x^3 + 2x^2 - 5x - 6}{x + 3}.

重点注意各项次数要对齐,并且用乘法检查结果。进一步练习时,可以试一个余式不为零的例子,并把答案写成

quotient+remainderdivisor.\text{quotient} + \frac{\text{remainder}}{\text{divisor}}.

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