markdown
多項式の因数分解md 0d22006
lecture/math/algebra/polynomial-factorization.lecture.n.md
Download PDF

多項式たこうしき因数分解いんすうぶんかい

date2026-07-14document_iddoc_5b7b87785c20c8fd9bf52e6d4827f7c7description多項式の因数分解を、積の形に戻す操作として定義し、因数定理・既約多項式・係数範囲の違いを整理する講義である。prerequisites多項式 / 剰余の定理と因数定理type講義content_typelecturestatusactiverelateddata/lecture/math/algebra/polynomials.lecture.n.md / data/lecture/math/algebra/remainder-and-factor-theorems.lecture.n.md / data/lecture/math/algebra/fundamental-theorem-of-algebra.lecture.n.md / data/lecture/math/algebra/prime-factorization-and-fundamental-theorem-of-arithmetic.lecture.n.md
mathalgebrapolynomialfactorizationlecture

1導入どうにゅう

この講義こうぎでは、因数分解いんすうぶんかいを「公式こうしきてる作業さぎょう」ではなく、多項式たこうしきがどんなせきとしてつくられているかをえるようにする操作そうさとして理解りかいする。

たとえば

x2-5x+6

(x-2)(x-3)

ければ、x=2,3あたいが 0 になることがすぐかる。因数分解いんすうぶんかいは、展開てんかい逆向ぎゃくむきであると同時どうじに、こん符号ふごうみやすくする道具どうぐである。

2定義ていぎ多項式たこうしき因数分解いんすうぶんかい

P(x)多項式たこうしきとする。P(x)

P(x)=Q(x)R(x)

けるとき、Q(x),R(x)P(x)因数いんすうという。とくQ,R がどちらも定数ていすうでないなら、これは非自明ひじめい因数分解いんすうぶんかいである。

ここで大切たいせつなのは、どの係数けいすうゆるすかである。整数係数せいすうけいすう有理数係数ゆうりすうけいすう実数係数じっすうけいすう複素数係数ふくそすうけいすうでは、分解ぶんかいできる範囲はんいわる。

この講義こうぎでは、まだ複素数ふくそすう使つかわなくてよい範囲はんい中心ちゅうしんあつかう。複素数係数ふくそすうけいすうまでひろげた完全かんぜん分解ぶんかいは、代数学だいすうがく基本定理きほんていりあつかう。

data/lecture/math/algebra/fundamental-theorem-of-algebra.lecture.n.md

3なぜ因数定理いんすうていり使つかうのか

因数分解いんすうぶんかいでまずためすべきことは、「0 にするあたいがあるか」である。なぜなら、P(a)=0かれば、x-a因数いんすうになるからである。

これは公式こうしきではなく、剰余じょうよ定理ていりからる。

4定理ていり 1:こんがあれば一次因数いちじいんすうがある

4.1仮定かてい

P(x)多項式たこうしきとし、P(a)=0 とする。

4.2結論けつろん

ある多項式たこうしき Q(x)存在そんざいして、

P(x)=(x-a)Q(x)

ける。

4.3証明しょうめい

P(x)x-aると、

P(x)=(x-a)Q(x)+r

ける。ここで r定数ていすうである。x=a代入だいにゅうすると、

P(a)=r

である。仮定かていより P(a)=0 だから r=0 である。したがって

P(x)=(x-a)Q(x)

である。□

data/lecture/math/algebra/remainder-and-factor-theorems.lecture.n.md

5けい 1:ことなるこん複数ふくすうあれば、そのぶんだけ一次因数いちじいんすうなら

5.1仮定かてい

P(x)多項式たこうしきとし、a1,,akたがいにことなるかずで、

P(a1)==P(ak)=0

とする。

5.2結論けつろん

(x-a1)(x-a2)(x-ak)P(x)因数いんすうである。

5.3証明しょうめい

定理ていり 1 より、

P(x)=(x-a1)Q1(x)

ける。a2a1 なので、

0=P(a2)=(a2-a1)Q1(a2)

である。a2-a10 だから、Q1(a2)=0 である。よって定理ていり 1 を Q1使つかうと、Q1(x)=(x-a2)Q2(x)ける。

この操作そうさかえすと、

P(x)=(x-a1)(x-a2)(x-ak)Qk(x)

る。□

6既約多項式きやくたこうしき

かんがえている係数けいすう範囲はんいで、それ以上いじょう非自明ひじめい因数分解いんすうぶんかいできない多項式たこうしき既約多項式きやくたこうしきirreducible polynomialという。

たとえば、ある範囲はんいでは分解ぶんかいできない多項式たこうしきが、よりひろ範囲はんいでは分解ぶんかいできることがある。だから因数分解いんすうぶんかいでは、「どこで分解ぶんかいしているか」を最初さいしょ確認かくにんする。

7定石じょうせき

  • 共通因数きょうつういんすうがあれば、まずくくす。
  • 二次式にじしきなら、せきから一次因数いちじいんすうさがす。
  • こん候補こうほえるなら、代入だいにゅうして因数定理いんすうていり使つかう。
  • 係数けいすう範囲はんい確認かくにんする。

8一言ひとことでいうと

多項式たこうしき因数分解いんすうぶんかいは、展開てんかいぎゃくではあるが、それだけではない。こん符号ふごう既約性きやくせいえるようにするための構造分析こうぞうぶんせきである。

9関連かんれんリンク

data/lecture/math/algebra/polynomials.lecture.n.md data/lecture/math/algebra/remainder-and-factor-theorems.lecture.n.md data/lecture/math/algebra/fundamental-theorem-of-algebra.lecture.n.md data/lecture/math/algebra/prime-factorization-and-fundamental-theorem-of-arithmetic.lecture.n.md
raw .n.md をコピー
loc をコピー (filepath:line ~ line)
copy share link
copy encoded share link
path をコピー
copy share link
copy encoded share link
copy share link
copy encoded share link
タブを全て閉じる