剩余数定理(Remainder Theorem)是数学中的一个基本定理,它描述了多项式除以线性多项式时的余数。具体来说,如果有一个多项式 ( f(x) ) 和一个线性多项式 ( x a ),那么 ( f(x) ) 除以 ( x a ) 的余数等于 ( f(a) )。
以下是剩余数定理的表述:
定理:设 ( f(x) ) 是一个多项式,( a ) 是一个常数。如果 ( x a ) 是 ( f(x) ) 的一个因式,那么 ( f(a) = 0 )。反之,如果 ( f(a) = 0 ),那么 ( x a ) 是 ( f(x) ) 的一个因式。
证明:
假设 ( f(x) = b_0 + b_1x + b_2x2 + cdots + b_nxn ),其中 ( b_n neq 0 )。根据多项式除法,我们可以将 ( f(x) ) 除以 ( x a ) 得到一个商 ( q(x) ) 和一个余数 ( r(x) ),使得:
[ f(x) = (x a)q(x) + r(x) ]
其中 ( deg r(x) < deg (x a) = 1 ),即 ( r(x) ) 是一个常数。
当 ( x = a ) 时,( x a = 0 ),所以:
[ f(a) = (a a)q(a) + r(a) = r(a) ]
因此,余数 ( r(a) ) 就是 ( f(a) )。
由此可见,剩余数定理不仅描述了多项式除法中的余数,还揭示了多项式在特定点 ( a ) 的值与多项式除以 ( x a ) 的余数之间的关系。这个定理在多项式理论、代数和数论中都有广泛的应用。
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