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剰余の定理とは?

じょうよのていり

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剰余の定理とは、多項式f(x)をx-aで割ったときの余りがf(a)に等しいという、代数学における基本定理です。

剰余の定理(じょうよのていり)は、多項式の除法に関する代数学の定理で、「多項式f(x)を一次式(x-a)で割ったときの余りはf(a)に等しい」という内容を示します。英語では「Remainder Theorem」と呼ばれます。

この定理の証明比較シンプルで、多項式f(x)を(x-a)で割ったときの商をQ(x)、余りをRとすると、f(x)=(x-a)Q(x)+Rと書けます。この式にx=aを代入すると、f(a)=0・Q(a)+R=Rとなり、余りRがf(a)に等しいことが示されます。

剰余の定理は次のような場面で特に役立ちます。

  • 多項式を実際に割り算しなくても余りをすぐに求められる。
  • 因数定理(f(a)=0のとき(x-a)はf(x)の因数)の導出に用いられる。
  • 高次方程式の解を探索するときの手がかりになる。
  • 数値計算や代数的手法での多項式操作の基礎となる。

因数定理は剰余の定理の特別な場合であり、両者はセットで高校数学・大学数学の代数分野で学ばれます。また、コンピュータサイエンスにおけるモジュラー演算(合同算術)とは別概念であるため注意が必要です。

剰余の定理は多項式計算の手間を大幅に省き、代数的推論を効率化する実用的な定理です。

使い方・例文

「f(x)=x³-2x+1をx-1で割った余りは、f(1)を計算するだけで求められる。剰余の定理の典型的な使い方です。」

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