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教師參考:包含答案、條件與論證。

04 多項式除法與餘式定理 · g10-04-01 · 5–10 分鐘 · 教師版・含答案

除法保留甚麼關係?

商式與餘式如何重組 f?

先預測:三次式除以 x−a,先預測商式次數與餘式形式。

對照計算觀察
非零餘式
x² 係數 b = -2; x 係數 c = 0; 常數 d = 3; 除式中的 a = 2
除法恆等式: f(x)=(x−(2))(x^2)+(3)
整除
x² 係數 b = 0; x 係數 c = -1; 常數 d = 0; 除式中的 a = 1
除法恆等式: f(x)=(x−(1))(x^2 +x)+(0)
除以 x
x² 係數 b = 2; x 係數 c = -3; 常數 d = 4; 除式中的 a = 0
除法恆等式: f(x)=(x−(0))(x^2 +2x −3)+(4)

結論:多項式除法給出 f=(x−a)q+r,r 為常數;圖上 f 與 (x−a)q 在各處的垂直差均為 r。 畫面上的有限例子用來形成猜想;下方論證說明它在所列條件下為何成立。

條件:除式為非零首一多項式 x−a;係數為實數。

論證:展開所得商式,逐次方係數相同;餘式次數小於一,因此對所有實數 x 成立。

追問:先指幾處固定垂直差,再要求係數論證。

迷思:恆等式在 a 亦成立;只有分式寫法才排除 a。

延伸:說明一次除式為何不能留下非常數餘式。

離堂檢核:把 x²+1 除以 x−1。

商 x+1,餘 2;x²+1=(x−1)(x+1)+2。

先備:多項式展開 · 時間:預測 1、比較 3、解釋 2、檢核 1 分鐘。有限觀察不能證明全稱命題。

04 多項式除法與餘式定理 · g10-04-02 · 5–10 分鐘 · 教師版・含答案

缺項去了哪裏?

綜合除法可否直接省略缺項係數?

先預測:對 x⁴+bx²+c,除以 x−a 前先預測五個係數位置。

對照計算觀察
兩個內部零格
x² 係數 b = -3; 常數 c = 2; 綜合除法乘數 a = 1
除法恆等式: f(x)=(x−(1))(x^3 +x^2 −2x −2)+(0)
只剩 x⁴
x² 係數 b = 0; 常數 c = 0; 綜合除法乘數 a = 2
除法恆等式: f(x)=(x−(2))(x^3 +2x^2 +4x +8)+(16)
乘數為零
x² 係數 b = 2; 常數 c = -1; 綜合除法乘數 a = 0
除法恆等式: f(x)=(x−(0))(x^3 +2x)+(-1)

結論:缺少的 x³、x 項係數為零;保留位置才能在乘加步驟中保持次方對齊。 畫面上的有限例子用來形成猜想;下方論證說明它在所列條件下為何成立。

條件:即使 b 或 c 為零,多項式仍為四次;除式是 x−a。

論證:霍納遞推 h₀=1、hᵢ=cᵢ+a hᵢ₋₁ 對應逐項消去;保留零格後,展開會還原原係數。

追問:移動數牌前,請先在每個係數上標次方。

迷思:刪去零位置會改變多項式,不是簡化記法。

延伸:比較錯用 [1,b,c] 與正確五格計算所得結果。

離堂檢核:列 x⁴−3x²+2 的係數行。

[1,0,−3,0,2],兩個缺項均保留。

先備:多項式係數次序 · 時間:預測 1、比較 3、解釋 2、檢核 1 分鐘。有限觀察不能證明全稱命題。

04 多項式除法與餘式定理 · g10-04-03 · 5–10 分鐘 · 教師版・含答案

由一個點讀出餘式

餘式為何是 f(a)?

先預測:f(x)=x³+bx+c 除以 x−a;先預測圖上哪個輸入能讀出餘式。

對照計算觀察
正 a
x 係數 b = -2; 常數 c = 3; 除式零點 a = 2
除法恆等式: f(x)=(x−(2))(x^2 +2x +2)+(7)
除式 x+2
x 係數 b = 0; 常數 c = 1; 除式零點 a = -2
除法恆等式: f(x)=(x−(-2))(x^2 −2x +4)+(-7)
零餘式
x 係數 b = -1; 常數 c = 0; 除式零點 a = 1
除法恆等式: f(x)=(x−(1))(x^2 +x)+(0)

結論:x=a 時商式項乘零,只剩 f(a)=r;a 的正負須由完整除式讀出。 畫面上的有限例子用來形成猜想;下方論證說明它在所列條件下為何成立。

條件:除式為 x−a;若是 x+a,則代入 −a。

論證:除法關係是多項式恆等式,可合法代 x=a,精確得到 r=f(a)。

追問:先遮住長除法步驟,問為何只看標記縱坐標便足夠。

迷思:輸出很小的點未必是精確零點。

延伸:不用長除法,求除以 x−2 及 x+2 的餘式。

離堂檢核:求 x³+1 除以 x+2 的餘式。

f(−2)=−8+1=−7。

先備:除法恆等式與代入 · 時間:預測 1、比較 3、解釋 2、檢核 1 分鐘。有限觀察不能證明全稱命題。

04 多項式除法與餘式定理 · g10-04-04 · 5–10 分鐘 · 教師版・含答案

改一個係數設計因式

哪個常數使 x−a 成為因式?

先預測:對 x³+kx+c,先預測所需 c,再比較原圖與修補後的圖。

對照計算觀察
需要修補
要求的根 a = 1; x 係數 k = 2; 原常數 c = 0
所需 c=-3;目前是因式:假。
已經是因式
要求的根 a = -1; x 係數 k = 2; 原常數 c = 3
所需 c=3;目前是因式:真。
零為根
要求的根 a = 0; x 係數 k = -2; 原常數 c = 0
所需 c=0;目前是因式:真。

結論:x−a 為因式當且僅當 f(a)=0,因此 c=−a³−ka;改 c 使圖像垂直平移。 畫面上的有限例子用來形成猜想;下方論證說明它在所列條件下為何成立。

條件:首項係數保持一,只修補常數項。

論證:餘式定理給 r=a³+ka+c;除式是因式恰當 r=0,因此 c 有所示唯一解。

追問:請學生說明「當且僅當」的兩個方向。

迷思:因式條件是精確等式,不是附近看似交軸。

延伸:若要求兩個不同根,研究只改一個常數是否足夠。

離堂檢核:求 c,使 x+1 整除 x³+2x+c。

令 f(−1)=−1−2+c=0,得 c=3。

先備:餘式定理 · 時間:預測 1、比較 3、解釋 2、檢核 1 分鐘。有限觀察不能證明全稱命題。