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多項式たこうしき

date2026-07-14document_iddoc_c7e805eb1fc943882b4dfeed60fe316ddescription多項式を係数と次数で整理し、加法・乗法・因数分解の見方へ接続する講義。prerequisites式の展開 / 因数分解 / 方程式の基本type講義content_typelecturestatusactiverelateddata/lecture/math/algebra/remainder-and-factor-theorems.lecture.n.md / data/lecture/math/algebra/polynomial-factorization.lecture.n.md / data/lecture/math/algebra/homogeneous-functions-and-expressions.lecture.n.md / data/lecture/math/algebra/symmetric-expressions.lecture.n.md / data/lecture/math/algebra/quadratic-formula.lecture.n.md
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1導入どうにゅう

多項式たこうしきで中心ちゅうしんに置おく発想はっそうは、ただの式しきとしてではなく、「数すうを入いれると値あたいが返かえる対象たいしょう」として見みることである。

この見方みかたを持もつと、「0 にする数すうを見みつける」「因数分解いんすうぶんかいする」「係数けいすうと解かいを結むすぶ」という 3 つの話題わだいが、ばらばらではなく 1 本ほんの流ながれになる。

2用語ようごと定義ていぎ

多項式たこうしきPolynomial とは、anxn+an-1xn-1+⋯+a0 のように、x の非負ひふの整数せいすう乗じょうだけで作つくられる式しきである。

最初さいしょは 1 変数へんすうの多項式たこうしきで考かんがえるが、同おなじ考かんがえ方かたは複数ふくすうの変数へんすうにも広ひろがる。たとえば

2x2y+3xy2-y+1

は x,y の多項式たこうしきである。多変数たへんすうの多項式たこうしきは、

cx1a1x2a2⋯xmam

の形かたちの単項式たんこうしきを有限個ゆうげんこ足たしたものである。ここで a1,…,am は非負ひふの整数せいすうである。後あとの同次関数どうじかんすうと同次式どうじしきでは、この多変数たへんすうの多項式たこうしきを使つかう。

根こんRoot または 解かいSolution とは、P(α)=0 を満みたす数すう α のことである。

因数いんすうFactor とは、ある多項式たこうしきを割わり切きる式しきである。P(x)=(x-α)Q(x) と書かけるなら、x-α は因数いんすうである。

3方針ほうしん

多項式たこうしきでは、「0 になる点てんを見みると構造こうぞうが見みえる」という方針ほうしんを取とる。なぜなら、P(α)=0 という事実じじつは、x-α という因子いんしが潜ひそんでいることを示唆しさするからである。

4直感的ちょっかんてきな説明せつめい

4.11. 関数かんすうとしての見方みかた

たとえば P(x)=x2-5x+6 は、文字もじの列れつではなく「x を入いれると値あたいが決きまる機械きかい」である。そこで x=2 や x=3 を入いれて 0 になるなら、その機械きかいには「2 で止とまる」「3 で止とまる」という特別とくべつな点てんがある、と見みられる。

4.22. いろいろな見方みかた

  • 代数的だいすうてきな見方みかた:

0 にする数すうを見みつけると、因数分解いんすうぶんかいが進すすむ。

  • 関数的かんすうてきな見方みかた:

根こんは「値あたいが 0 になる入力にゅうりょく」である。

  • 方程式ほうていしきの見方みかた:

解かいを直接ちょくせつ全部ぜんぶ求もとめなくても、和わや積せきのような対称たいしょうな量りょうは係数けいすうから読よめる。

5厳密げんみつな説明せつめい

5.11. 根こんと因数いんすうの対応たいおう

P(α)=0

なら、P(x) は x-α で割わり切きれる。したがって

[PARSE ERROR: Undefined("Command(\"boxed\")")]P(α)=0⇒P(x)=(x-α)Q(x)

である。

たとえば P(x)=x2-5x+6 では

P(2)=0,P(3)=0

なので

P(x)=(x-2)(x-3)

と因数分解いんすうぶんかいできる。

5.22. 係数けいすうと解かいのつながり

二次にじ式しき

ax2+bx+c

が

a(x-α)(x-β)

と書かけるとする。これを展開てんかいすると

a(x-α)(x-β)=a(x2-(α+β)x+αβ)

である。したがって係数比較けいすうひかくにより

[PARSE ERROR: Undefined("Command(\"boxed\")")]α+β=-ba,[PARSE ERROR: Undefined("Command(\"boxed\")")]αβ=ca

を得える。

5.33. 別べつの説明せつめい

対称式たいしょうしきの立場たちばから見みると、ここで見みえているのは個々ここの解かいそのものではなく、α+β と αβ である。つまり係数けいすうは、解かいを 1 つずつ記録きろくしているのではなく、入いれ替かえに依存いぞんしない量りょうを記録きろくしている。

6どこまで成立せいりつするか

根こんと因数いんすうの対応たいおうは基本的きほんてきだが、どの数すうの範囲はんいで考かんがえるかは重要じゅうようである。たとえば x2+1 は実数じっすうでは 0 にならないが、複素数ふくそすうでは根こんを持もつ。

7最終形さいしゅうけい

多項式たこうしきでは、まず

[PARSE ERROR: Undefined("Command(\"boxed\")")]P(α)=0⇒x-αが因数になる

が出発点しゅっぱつてんである。

二次にじ式しき ax2+bx+c の解かいを α,β とすると

[PARSE ERROR: Undefined("Command(\"boxed\")")]α+β=-ba,[PARSE ERROR: Undefined("Command(\"boxed\")")]αβ=ca

である。

8一言ひとことでいうと

  • 0 にする数すうを見みつけると、式しきの構造こうぞうが見みえる。
  • 多項式たこうしきは、解かいと因数分解いんすうぶんかいを往復おうふくして考かんがえる。
  • 係数けいすうは、解かいの和わや積せきのような対称たいしょうな情報じょうほうを運はこんでいる。

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元もとの解答かいとう

なし

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なし

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