Введение
Алгоритм деления многочленов
сокращенная версия этого метода
В алгебре деление многочленов в столбик – это алгоритм деления одного многочлена на другой многочлен той же или меньшей степени, являющийся обобщением известной арифметической техники, называемой делением в столбик. Его легко выполнить вручную, поскольку он разбивает сложную задачу деления на более простые. Иногда быстрее использовать сокращенный метод, называемый методом Горнера, который требует меньше записи и вычислений. Другой сокращенный метод – краткое деление многочленов (метод Бломквиста). Деление многочленов в столбик – это алгоритм, реализующий деление многочленов по алгоритму Евклида, который, начиная с двух многочленов A (делимое) и B (делитель), приводит, если B не равно нулю, к частному Q и остатку R таким образом, что
A = BQ + R,
и либо R = 0, либо степень R меньше степени B. Эти условия однозначно определяют Q и R, что означает, что Q и R не зависят от используемого метода вычисления. Результат R = 0 достигается тогда и только тогда, когда многочлен A имеет B в качестве множителя. Таким образом, деление в столбик является способом проверки, является ли один многочлен множителем другого, и, если да, то для его выделения. Например, если известен корень r многочлена A, его можно выделить, разделив A на (x – r).
a shorthand version of this method
In algebra, polynomial long division is an algorithm for dividing a polynomial by another polynomial of the same or lower degree, a generalized version of the familiar arithmetic technique called long division. It can be done easily by hand, because it separates an otherwise complex division problem into smaller ones. Sometimes using a shorthand version called synthetic division is faster, with less writing and fewer calculations. Another abbreviated method is polynomial short division (Blomqvist's method). Polynomial long division is an algorithm that implements the Euclidean division of polynomials, which starting from two polynomials A (the dividend) and B (the divisor) produces, if B is not zero, a quotient Q and a remainder R such that
A = BQ + R,
and either R = 0 or the degree of R is lower than the degree of B. These conditions uniquely define Q and R, which means that Q and R do not depend on the method used to compute them. The result R = 0 occurs if and only if the polynomial A has B as a factor. Thus long division is a means for testing whether one polynomial has another as a factor, and, if it does, for factoring it out. For example, if a root r of A is known, it can be factored out by dividing A by (x – r).
Короткое деление на полиномы
Метод Бломквиста является сокращённой версией деления в столбик, описанного выше. Этот метод, выполняемый на бумаге, использует тот же алгоритм, что и деление многочленов в столбик, но для определения остатков применяется устный счёт. Это требует меньше записей и, следовательно, может быть более быстрым методом после освоения. Деление изначально записывается аналогично умножению в столбик: делимое сверху, делитель – снизу. Частное записывается под чертой слева направо. Разделите первый член делимого на старший член делителя (x³ ÷ x = x²). Запишите результат под чертой. x³ разделили без остатка, поэтому его можно отметить как использованный косой чертой. Результат x² затем умножается на второй член делителя: −3 = −3x². Определите частичный остаток, вычитая: −2x² − (−3x²) = x². Отметьте −2x² как использованное и запишите новый остаток x² над ним. Разделите старший член остатка на старший член делителя (x² ÷ x = x). Запишите результат (+x) под чертой. x² разделили без остатка, поэтому его можно отметить как использованное. Результат x затем умножается на второй член делителя: −3 = −3x. Определите частичный остаток, вычитая: 0x − (−3x) = 3x. Отметьте 0x как использованное и запишите новый остаток 3x над ним. Разделите старший член остатка на старший член делителя (3x ÷ x = 3). Запишите результат (+3) под чертой. 3x разделили без остатка, поэтому его можно отметить как использованное. Результат 3 затем умножается на второй член делителя: −3 = −9. Определите частичный остаток, вычитая: −4 − (−9) = 5. Отметьте −4 как использованное и запишите новый остаток 5 над ним. Многочлен, записанный под чертой, является частным q(x), а оставшееся число (5) – остатком r(x).
Факторинг многочленов
Иногда известны один или несколько корней многочлена, возможно, найденные с помощью теоремы о рациональных корнях. Если известен один корень r многочлена P(x) степени n, то можно использовать деление многочленов в столбик, чтобы разложить P(x) на множители в виде (x − r)Q(x), где Q(x) — многочлен степени n − 1. Q(x) — это просто частное, полученное в процессе деления; поскольку r известно как корень P(x), известно, что остаток должен быть равен нулю. Аналогично, если известно несколько корней r, s, … многочлена P(x), можно выделить линейный множитель (x − r), чтобы получить Q(x), а затем выделить (x − s) из Q(x) и так далее. В качестве альтернативы, можно разделить P(x) на квадратичный множитель, чтобы получить частное степени n − 2. Этот метод особенно полезен для кубических многочленов, и иногда можно найти все корни многочлена более высокой степени. Например, если теорема о рациональных корнях дает единственный (рациональный) корень многочлена пятой степени, его можно выделить, чтобы получить частное четвертой (четвертой) степени; затем можно использовать явную формулу для корней многочлена четвертой степени, чтобы найти остальные четыре корня многочлена пятой степени. Однако не существует общего способа решить многочлен пятой степени чисто алгебраическими методами, см. теорему Абеля — Руффини.
Найти тангенсы к функции многочлена
Многочленное деление в столбик может быть использовано для нахождения уравнения касательной к графику функции, заданной многочленом P(x), в конкретной точке. Если R(x) – остаток от деления P(x) на (x – r)², то уравнение касательной к графику функции в точке x = r равно R'(r)(x – r) + R(r), независимо от того, является ли r корнем многочлена.
Проверка циклической избыточности
Проверка циклической избыточности использует остаток от деления полиномов для обнаружения ошибок в передаваемых сообщениях.