
다항식
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우선 쉬운 정의를 도입해보자. 가장 간단한 예인 변수가 하나인 다항식 를 고려해 보자.
위 예에서 는 일반적으로 복소수이며, 은 이상의 정수, 이다.
이때, 다음과 같은 용어를 약속한다.
- 항수 또는 문자의 곱으로만 이루어진 식. 위 예에선 이 그 예이다.
- 상수항문자 없이 수로만 이루어진 항. 위 예에선 가 해당한다.
- 계수수와 문자의 곱으로 이루어진 항에서 문자에 곱해진 수. 예를 들어 이라는 항에서는 그 계수가 가 된다.
- 차수어떤 항에서 문자가 곱해진 횟수. 예를 들어 이라는 항에서는 그 차수가 이다.
- 다항식의 차수다항식에서 차수가 가장 큰 항의 차수. 위의 예에선 이라는 항이 그 차수가 가장 크고, 따라서 의 차수는 이다. 또, 이러한 다항식을 차 다항식 또는 차식이라 한다.
추가적인 용어는 다음과 같이 정의한다.
- 다항식에서 문자와 차수가 각각 같은 항
, 에 관한 이변수 다항식 을 고려해 보자.
- , , , , , , 6은 항이다.
- 항 의 경우 문자 가 곱해진 횟수가 3번이므로 그 차수가 3이다.
- 항 에서 에 대한 계수는 이다.
- 두 항 , 는 동류항이다.
- 항 6은 상수항이다.
- 를 상수 취급하고, 를 변수로만 본다면, , , 6도 상수항이다.
- 항 에 대한 에 대한 차수는 이나 이때는 각각의 차수의 총합을 총차수로 나타내기도 하며, 그 값은 2이다.
같은 방정식을
어떤 수 의 배에서 를 더한 것과 원래 그 어떤 수의 곱이 라고 한다
이런 식으로 썼다. 이차방정식의 근의 공식 같은 것도 다 이런 식으로 현기증나게 설명했다는 뜻이다. 르네상스 때에 와서야 사칙연산의 기호가 생겨나고, 데카르트가 미지수 기호를 만들면서 표기법이 조금씩 발전해 우리가 아는 다항식 표기가 만들어졌다. 물론 다항식 이전에도 이차방정식의 근의 공식은 있었고 할건 다 했지만, 3차, 4차 등의 고차방정식을 풀고 해석기하학을 발생시키는 등 이후의 근대 대수학의 발전은 이 표기가 아니었으면 훨씬 지연되었을 것이다.
- 다항식의 몫, 즉 꼴을 유리식이라고 한다. 계수가 위에 있는 유리식의 집합은 로 쓴다.
- 다항식으로 나타낼 수 있는 함수를 다항함수라고 한다.
- 유리식으로 나타낼 수 있는 함수를 유리함수라고 하고, 그렇지 않은 함수를 무리함수라고 한다.
다항식의 연산에서는 결합 법칙과 교환 법칙, 분배 법칙이 성립한다.
가장 간단한 에 대한 일변수 일차식을 이용하여 연산 방법의 예를 알아보자.
- 단항식과 수의 곱셈
- 다항식과 수의 곱셈
- 동류항의 덧셈
- 다항식의 덧셈
결국 다항식을 덧셈하는 방법은 다음과 같다.
- 괄호가 있으면, 분배 법칙을 이용하여 괄호를 푼다.
- 동류항끼리 모아서 계산한다.
어떤 다항식 를 고려하자.
를 다항식 로 나눈다고 해보자. 단, 의 차수는 보다 같거나 작다.
그 몫을 , 나머지를 라 하면,
를 다항식 로 나눈다고 해보자. 단, 의 차수는 보다 같거나 작다.
그 몫을 , 나머지를 라 하면,
다항식 가 로 나누어지면, 는 의 약수이다. 또, 는 의 배수이다.
두 개의 다항식 , 에 대하여, 두 다항식이 로 나누어질 때, 를 두 다항식의 공약수라 한다.
만약 로 유일하게 존재할 때, 두 다항식 와 는 서로소라 한다.
이처럼 정수에서의 약수와 배수 개념을 확장할 수 있다. 만약
두 개의 다항식 , 에 대하여, 두 다항식이 로 나누어질 때, 를 두 다항식의 공약수라 한다.
만약 로 유일하게 존재할 때, 두 다항식 와 는 서로소라 한다.
이처럼 정수에서의 약수와 배수 개념을 확장할 수 있다. 만약
를 인수분해된다고 하자. 이때, 와 는 서로소이다. 그렇다면, 는 두 다항식의 최대공약수이다. 또, 는 최소공배수이다.
정수에서와 마찬가지로 두 다항식 , 의 최대공약수와 최소공배수를 각각 , 라 하면,
정수에서와 마찬가지로 두 다항식 , 의 최대공약수와 최소공배수를 각각 , 라 하면,
가 성립한다.
어떤 다항식 를 고려해 보자. 에 일정한 수를 넣는 행위를 대입이라 한다.
일반적으로 대입할 수 있는 수가 제한돼 있지 않으면 제한받지 않고, 수를 넣을 수 있다.
위 예에서 일 때, 의 값은 얼마인지는 을 대입하여 얻는다. 이걸 기호로 로 쓴다.
일반적으로 대입할 수 있는 수가 제한돼 있지 않으면 제한받지 않고, 수를 넣을 수 있다.
위 예에서 일 때, 의 값은 얼마인지는 을 대입하여 얻는다. 이걸 기호로 로 쓴다.
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