다항식

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1. 개요2. 정의3. 역사4. 연산
4.1. 덧셈4.2. 곱셈4.3. 나눗셈
4.3.1. 약수와 배수4.3.2. 유리식
5. 다항식환6. 식의 값7. 다항함수8. 다항방정식9. 기타10. 관련 문서
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. 개요[편집]

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
polynomial ·

변수와 상수들의 , , 으로 이루어진 식. 반대로 한 개의 항으로 이루어진 식은 단항식이라 부른다.

후술할 내용들에서 '상수'란 구체적으로 유리수, 실수, 복소수 등을 생각할 수 있다. 아래 내용은 이러한 가정을 기반으로 초등적(elementary)인 다항식을 소개하며, 완전히 추상화된 대수 구조로써의 정의는 다항식환 문서에서 다룬다.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. 정의[편집]

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
우선 쉬운 정의를 도입해보자. 가장 간단한 예인 변수가 하나인 다항식 P(x)P(x)를 고려해 보자.
P(x)=anxn+an1xn1++a1x+a0=j=0najxj\begin{aligned}\displaystyle P(x)&=a_{n}x^{n}+a_{n-1}x^{n-1}+\cdots+a_{1}x+a_{0} \\ &=\sum_{j=0}^{n}a_{j}x^{j} \end{aligned}

위 예에서 aja_{j}는 일반적으로 복소수이며, nn00 이상의 정수, an0a_{n} \neq 0이다.

이때, 다음과 같은 용어를 약속한다.

  • 수 또는 문자의 곱으로만 이루어진 식. 위 예에선 ajxja_{j}x^{j}이 그 예이다.
  • 상수항

    문자 없이 수로만 이루어진 항. 위 예에선 a0a_{0}가 해당한다.
  • 계수

    수와 문자의 곱으로 이루어진 항에서 문자에 곱해진 수. 예를 들어 ajxja_{j}x^{j}이라는 항에서는 그 계수가 aja_{j}가 된다.
  • 차수

    어떤 항에서 문자가 곱해진 횟수. 예를 들어 ajxja_{j}x^{j}이라는 항에서는 그 차수가 jj이다.
  • 다항식의 차수

    다항식에서 차수가 가장 큰 항의 차수. 위의 예에선 anxna_{n}x^{n}이라는 항이 그 차수가 가장 크고, 따라서 P(x)P(x)의 차수는 nn이다. 또, 이러한 다항식을 n\boldsymbol n차 다항식 또는 n\boldsymbol n차식이라 한다.

추가적인 용어는 다음과 같이 정의한다.

  • 다항식에서 문자와 차수가 각각 같은 항

xx, yy에 관한 이변수 다항식 x3+3x2y2xyx2y+5xyx+6x^3+3x^2y-2xy-x^2y+5xy-x+6을 고려해 보자.
  • x3x^3, 3x2y3x^2y, 2xy-2xy, x2y-x^2y, 5xy5xy, x-x, 6은 항이다.
  • x3x^3의 경우 문자 xx가 곱해진 횟수가 3번이므로 그 차수가 3이다.
  • 2xy-2xy에서 xx에 대한 계수는 2y-2y이다.
  • 두 항 2xy-2xy, 5xy5xy는 동류항이다.
  • 항 6은 상수항이다.
  • xx를 상수 취급하고, yy를 변수로만 본다면, x3x^3, x-x, 6도 상수항이다.
  • 2xy-2x y에 대한 (x,y)(x,\,y)에 대한 차수는 (1,1)(1,\,1)이나 이때는 각각의 차수의 총합을 총차수로 나타내기도 하며, 그 값은 2이다.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. 역사[편집]

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
수학의 역사에서 변수와 다항식의 도입은 대수학을 여는 시작이 되었다. 기호가 없었을 수학의 초창기에는 모든 개념을 말로 설명했는데, 예를 들자면
x(ax+b)=cx(ax+b)=c
같은 방정식을
어떤 수 xxaa배에서 bb를 더한 것과 원래 그 어떤 수의 곱이 cc라고 한다
이런 식으로 썼다. 이차방정식의 근의 공식 같은 것도 다 이런 식으로 현기증나게 설명했다는 뜻이다. 르네상스 때에 와서야 사칙연산의 기호가 생겨나고, 데카르트미지수 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 P(x)/Q(x)P(x)/Q(x) 꼴을 유리식이라고 한다. 계수가 FF 위에 있는 유리식의 집합은 F(x)F(x)로 쓴다.
  • 다항식으로 나타낼 수 있는 함수를 다항함수라고 한다.
  • 유리식으로 나타낼 수 있는 함수를 유리함수라고 하고, 그렇지 않은 함수를 무리함수라고 한다.
  • 다항함수를 포함한 다항방정식의 근으로 나타낼 수 있는 함수를 대수함수라고 한다. 교과과정에서 배우는 제곱근 등의 무리함수들은 모두 이 대수함수의 일종이다. 대수함수가 아닌 함수를 초월함수라고 한다. 초월함수의 대표적 예로 소수의 개수를 세는 함수인 소수 계량 함수가 있는데, 이 함수를 정의하는 데 쓰이는 소수를 다항방정식으로 표현할 수 없다.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4. 연산[편집]

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
다항식의 연산에서는 결합 법칙과 교환 법칙, 분배 법칙이 성립한다.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
가장 간단한 xx에 대한 일변수 일차식을 이용하여 연산 방법의 예를 알아보자.
  1. 단항식과 수의 곱셈

    8x×2=(8×x)×2=(x×2)×8=x×(8×2)=(8×2)×x=16x\begin{aligned}\displaystyle 8x \times 2 &= (8 \times x) \times 2 \\ &= ( x \times 2) \times 8 \\ &= x \times (8 \times 2) \\ &=(8\times 2) \times x=16x \end{aligned}
  2. 다항식과 수의 곱셈

    3(x7)=(3×x)(3×7)=3x+21\begin{aligned}\displaystyle -3(x-7)&=(-3 \times x) -(-3 \times 7) \\&=-3x+21 \end{aligned}
  3. 동류항의 덧셈

    3x7x=(37)x=4x\begin{aligned}\displaystyle 3x-7x&=(3-7)x \\&=-4x \end{aligned}
  4. 다항식의 덧셈

    (3x+4)(5x6)=(3x5x)+(46)=2x2\begin{aligned}\displaystyle (3x+4)-(5x-6)&=(3x-5x)+(4-6) \\&=-2x-2 \end{aligned}

결국 다항식을 덧셈하는 방법은 다음과 같다.
  1. 괄호가 있으면, 분배 법칙을 이용하여 괄호를 푼다.
  2. 동류항끼리 모아서 계산한다.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
  1. 단항식의 곱셈 (1)

    3x×6x2=(3×6)×(x×x2)=18x3\begin{aligned}\displaystyle 3x \times 6x^2 &=(3\times 6) \times (x \times x^2) \\&=18x^3 \end{aligned}
  2. 단항식의 곱셈 (2)

    2x×3y2=(2×3)×(x×y2)=6xy2\begin{aligned}\displaystyle 2x \times 3y^2 &= (2 \times 3) \times(x \times y^2) \\ &=6xy^2 \end{aligned}
  3. 다항식의 곱셈

    (x+3)(x4)=x24x+3x12=x2+(4+3)x12=x2x12\begin{aligned}\displaystyle (x+3)(x-4) &=x^2-4x+3x-12 \\ &= x^2+(-4+3)x-12 \\ &=x^2-x-12 \end{aligned}

위와 같이 다항식의 곱셈에서 괄호를 제거하여 하나의 식으로 구성하는 작업을 전개한다고 하며, 그 역과정을 인수분해라 한다.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4.3. 나눗셈[편집]

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
어떤 다항식 P(x)P(x)를 고려하자.

P(x)P(x)를 다항식 f(x)f(x)로 나눈다고 해보자. 단, f(x)f(x)의 차수는 P(x)P(x)보다 같거나 작다.

그 몫을 Q(x)Q(x), 나머지를 R(x)R(x)라 하면,
P(x)=f(x)Q(x)+R(x)\begin{aligned}\displaystyle P(x)=f(x) Q(x)+R(x) \end{aligned}
로 쓸 수 있다. 이때, R(x)R(x)의 차수는 Q(x)Q(x)보다 작다.

이때, f(x)=ax+bf(x)=ax+b의 일차식이라면, 그 나머지는 P(b/a)P(-b/a)로 쓸 수 있는데, 이를 나머지 정리라 한다.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4.3.1. 약수와 배수[편집]

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
다항식 P(x)P(x)f(x)f(x)로 나누어지면, f(x)f(x)P(x)P(x)약수이다. 또, P(x)P(x)f(x)f(x)배수이다.

두 개의 다항식 P(x)P(x), Q(x)Q(x)에 대하여, 두 다항식이 f(x)f(x)로 나누어질 때, f(x)f(x)를 두 다항식의 공약수라 한다.

만약 f(x)=1f(x)=1로 유일하게 존재할 때, 두 다항식 P(x)P(x)Q(x)Q(x)서로소라 한다.

이처럼 정수에서의 약수와 배수 개념을 확장할 수 있다. 만약
P(x)=f(x)g1(x)Q(x)=f(x)g2(x)\begin{aligned}\displaystyle P(x)&=f(x)g_{1}(x) \\ Q(x)&=f(x)g_{2}(x) \end{aligned}
를 인수분해된다고 하자. 이때, g1(x)g_{1}(x)g2(x)g_{2}(x)는 서로소이다. 그렇다면, f(x)f(x)는 두 다항식의 최대공약수이다. 또, f(x)g1(x)g2(x)f(x)g_{1}(x)g_{2}(x)최소공배수이다.

정수에서와 마찬가지로 두 다항식 P(x)P(x), Q(x)Q(x)의 최대공약수와 최소공배수를 각각 G(x)G(x), L(x)L(x)라 하면,
P(x)Q(x)=L(x)G(x)\begin{aligned}\displaystyle P(x)Q(x)=L(x)G(x) \end{aligned}
가 성립한다.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4.3.2. 유리식[편집]

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
두 다항식 P(x)P(x)Q(x)Q(x)를 고려하자. 새로운 식
N(x)=P(x)Q(x)(Q(x)0)\begin{aligned}\displaystyle N(x)=\frac{P(x)}{Q(x)} \quad (Q(x)\neq 0) \end{aligned}
을 고려할 수 있다. 대부분 N(x)N(x)는 분모에 변수가 남기 때문에 다항식이 아니다. 이를 유리식이라 한다.

N(x)N(x)가 다항식이 되는 조건은 P(x)P(x)Q(x)Q(x)로 온전히 나누어져야 한다. 즉, 이 경우엔 두 다항식의 최대공약수가 Q(x)Q(x) 자신인 경우가 된다.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
polynomial ring

현대대수학으로 넘어가면 단순히 다항식을 '수식'이라 생각하는 것에서 그치지 않고 다항식을 원소로 가지는 집합을 구성하고, 해당 집합 위에 앞선 문단들과 같은 연산을 주어 대수 구조를 만들 수 있다.

이렇게 만들어지는 대수 구조는 일반적으로 환(ring)을 이루는데, 때문에 환 RR에 대한 모든 다항식들의 대수 구조를 흔히 다항식환(polynomial ring)이라고 부른다.
상세 내용 아이콘   자세한 내용은 다항식환 문서를 참고하십시오.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

6. 식의 값[편집]

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
어떤 다항식 P(x)=5x2+4x+2P(x)=-5x^2+4x+2를 고려해 보자. xx에 일정한 수를 넣는 행위를 대입이라 한다.

일반적으로 대입할 수 있는 수가 제한돼 있지 않으면 제한받지 않고, 수를 넣을 수 있다.

위 예에서 x=1x=-1일 때, P(x)P(x)의 값은 얼마인지는 x=1x=-1을 대입하여 얻는다. 이걸 기호로 P(1)P(-1)로 쓴다.
P(1)=5×(1)2+4×(1)+2=7\begin{aligned}\displaystyle P(-1)&=-5 \times (-1)^2+4 \times (-1) +2 \\ &=-7 \end{aligned}
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

7. 다항함수[편집]

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
상세 내용 아이콘   자세한 내용은 다항함수 문서를 참고하십시오.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

8. 다항방정식[편집]

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
다항방정식은 상수가 아닌 다항식 P(x)P(x)에 대하여 P(x)=0P(x)=0 꼴로 정리될 수 있는 방정식을 말한다.

그 종류는 다음과 같다.
이 외에도 최고차수가 nn인 다항방정식은 nn차 방정식이라 부른다.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

9. 기타[편집]

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
  • 중등 수학과정상에서는 중학교 1학년 때 일차식을 시작으로 이 다항식에 입문하게 된다.
  • 러시아에서는 섹드립의 일종으로 쓰이기도 한다. 러시아어로 다항식은 므노고칠렌(многочлен)이라 하는데, 이게 많은(много)+성기(член)로 해석될 수 있기 때문이다.[1]
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

10. 관련 문서[편집]

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
[1] 칠렌(член)은 여러 뜻이 있다. 가령 수학에서는 항을 의미한다. 그러나 구어체에서는 남성기를 가리킬 때도 사용된다. 특히 러시아에서 야망가를 번역할 때 친친은 십중팔구 칠렌으로 번역된다.
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