什麼是餘式定理?
餘式定理是代數中的一項基本定理:當你用一次因式 \((x - c)\) 去除多項式 \(P(x)\) 時,所得到的餘數恰好等於 \(P(c)\)。換句話說,你不必動手做冗長的多項式長除法,只要把 \(c\) 代入多項式求值即可。這個計算機會在瞬間幫你完成這件事。
如何使用這個計算機
請從最高次項到常數項,依序輸入多項式的各項係數,係數之間用逗號或空格分隔。記得把缺項的位置補上 0。舉例來說,\(P(x) = 2x^3 - 3x^2 + 5\) 沒有 \(x\) 的一次項,因此你應該輸入 2, -3, 0, 5。接著輸入除式 \((x - c)\) 中的 \(c\) 值。如果除式是 \((x + 4)\),那麼 \(c = -4\)。按下計算,就能得到餘數 \(P(c)\)。
公式說明
定理本身寫成 $$R = P(c)$$ 在內部運算上,我們採用秦九韶演算法(霍納法,Horner’s method),將多項式改寫成巢狀形式,用最少的乘法次數求值,同時兼顧數值穩定性。 $$\text{Remainder} = P(c) = \sum_{i=0}^{n} a_i\,\text{c}^{\,n-i}$$ $$\text{where}\quad \left\{ \begin{aligned} a_i &= \text{Coefficients} \\ c &= \text{Divisor value (from } x - c) \end{aligned} \right.$$ 從 0 開始,每讀進一個係數,就把目前的累加值乘以 \(c\),再加上下一個係數。最後得到的結果就是 \(P(c)\),也就是餘數。
實例演算
設 \(P(x) = 2x^3 - 3x^2 + 5\),除以 \((x - 2)\),因此 \(c = 2\)。用霍納法逐步計算:從 0 開始;\(\times 2 + 2 = 2\);\(\times 2 + (-3) = 1\);\(\times 2 + 0 = 2\);\(\times 2 + 5 = 9\)。所以 \(P(2) = 9\),餘數即為 9。你也可以用直接代入法驗證: $$2(8) - 3(4) + 5 = 16 - 12 + 5 = 9$$
常見問題
如果 \(c\) 讓餘數變成 0 會怎樣? 若 \(P(c) = 0\),代表 \((x - c)\) 能整除 \(P(x)\)——此時 \(c\) 是 \(P(x)\) 的一個根,而 \((x - c)\) 是它的一個因式(這就是因式定理)。
除式是 \((x + 3)\) 時要怎麼輸入? 把 \(x + 3\) 改寫成 \(x - (-3)\),所以輸入 \(c = -3\)。
每一個係數都要填嗎? 是的——任何缺少的次方項都要補上 0,這樣各項的位置才會正確對齊。