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剰余の定理と因数定理md 3731e54
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剰余じょうよの定理ていりと因数定理いんすうていり

date2026-07-14document_iddoc_252f3e66a910fd4fdddbc646a6d203f4description多項式を一次式で割った余りが代入値になる理由から、剰余の定理・因数定理・因数分解への接続を整理する講義である。prerequisites多項式 / 式の展開 / 一次式type講義content_typelecturestatusactiverelateddata/lecture/math/algebra/polynomials.lecture.n.md / data/lecture/math/algebra/polynomial-factorization.lecture.n.md / data/lecture/math/algebra/fundamental-theorem-of-algebra.lecture.n.md
mathalgebrapolynomialfactor-theoremlecture

1導入どうにゅう

この講義こうぎでは、多項式たこうしきの関数値かんすうちに注目ちゅうもくし、割わり算ざんの余あまりと代入だいにゅうが結むすびつくことを説明せつめいする。

たとえば P(x) を x-a で割わった余あまりを知しりたいとする。このとき、長ながい割わり算ざんをする前まえに x=a を入いれてみる。理由りゆうは、x=a では x-a=0 になり、商しょうに掛かかった部分ぶぶんが消きえるからである。

この発想はっそうが剰余じょうよの定理ていりであり、その特別とくべつな場合ばあいが因数定理いんすうていりである。

data/lecture/math/algebra/polynomials.lecture.n.md

2用語ようごと定義ていぎ

2.1剰余じょうよ

多項式たこうしき P(x) を x-a で割わるとは、

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

と書かくことである。ここで Q(x) は商しょう、r は余あまりである。x-a は 1 次じなので、余あまりは定数ていすうになる。

2.2根こんと因数いんすう

P(a)=0 を満みたす a を P の根こんという。また、P(x)=(x-a)Q(x) と書かけるとき、x-a は P(x) の因数いんすうである。

3なぜ x=a を代入だいにゅうするのか

割わり算ざんの形かたち

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

を見みると、x=a を入いれたとき

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

となる。つまり x=a は、商しょうの部分ぶぶんを消きして余あまりだけを残のこす値あたいである。

このため、x-a で割わる問題もんだいでは x=a を代入だいにゅうする方針ほうしんが自然しぜんに出でる。

4定理ていり 1:剰余じょうよの定理ていり

4.1仮定かてい

P(x) を多項式たこうしきとし、P(x) を x-a で割わった余あまりを r とする。

4.2結論けつろん

[PARSE ERROR: Undefined("Command(\"boxed\")")]r=P(a)

である。

4.3証明しょうめい

多項式たこうしきの割わり算ざんにより、

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

と書かける。ここで Q(x) は多項式たこうしき、r は定数ていすうである。

両辺りょうへんに x=a を代入だいにゅうすると、

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

である。したがって r=P(a) である。□

5定理ていり 2:因数定理いんすうていり

5.1仮定かてい

P(x) を多項式たこうしきとする。

5.2結論けつろん

[PARSE ERROR: Undefined("Command(\"boxed\")")]x-aがP(x)の因数⟺[PARSE ERROR: Undefined("Command(\"boxed\")")]P(a)=0

である。

5.3証明しょうめい

まず、x-a が P(x) の因数いんすうなら、

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

と書かける。x=a を代入だいにゅうすると

P(a)=(a-a)Q(a)=0

である。

逆ぎゃくに、P(a)=0 とする。剰余じょうよの定理ていりより、P(x) を x-a で割わった余あまりは P(a) である。したがって余あまりは 0 であり、

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

と書かける。よって x-a は P(x) の因数いんすうである。□

6例れい:P(x)=x3-4x2+x+6

x-2 が因数いんすうかを調しらべるには、P(2) を計算けいさんする。

P(2)=8-16+2+6=0

したがって因数定理いんすうていりより、x-2 は因数いんすうである。

さらに割わり算ざんをすると、

P(x)=(x-2)(x2-2x-3)=(x-2)(x-3)(x+1)

である。

7見分みわけ方かた

見みた形かたち方針ほうしん理由りゆう
x-a で割わるx=a を代入だいにゅうx-a が 0 になり余あまりだけ残のこる
P(a)=0 が分わかるx-a を因数いんすうにする因数定理いんすうていり
因数分解いんすうぶんかいしたいまず根こんの候補こうほを試ためす根こんは一次因数いちじいんすうを与あたえる

8一言ひとことでいうと

x-a で割わる余あまりは、x=a を入いれた値あたいである。だから P(a)=0 は、x-a が因数いんすうであることと同おなじである。

9関連かんれんリンク

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