Knowledge Atlas · 國二數學
首頁
G8 · Algebra · 1-2 / 1-3

多項式不是新運算,
是很多次整數運算疊在一起。

多項式不是全新的運算。每一個係數仍在做國一的正負整數四則;一題多項式常等於連續完成 3~9 次小型整數運算,所以任何一個小錯都可能一路放大。

BASE SKILL|先救底層計算
3~9 次

一題多項式 ≈ 3~9 題整數運算

你可能知道「同類項要合併」,也知道「乘法要分配」,但只要其中一個 −6+2、3×(−4)、(−8)÷2 算錯,整題就會一路錯到底。

正負號括號四則順序指數律
LEARNING ROUTE

這一頁的學習主線

多項式語言 → 加減 → 乘法 → 除法 → DEG 次數 → 除法原理 → 餘式定理 → 因式定理

不是把 1-2、1-3 拆成兩座孤島,而是把它們接成一條完整的代數主線。

圖解|整章學習地圖
圖解|整章學習地圖
重點:多項式語言 → 加減 → 乘法 → 除法 → DEG → 除法原理 → 餘式/因式定理。
01
FOUNDATION

國一整數運算,是這整章真正的地基

看起來在算 x,其實大量時間都在算係數

(5x² − 3x + 2) + (−2x² + 7x − 6)

真正要做的是三組整數:

5 + (−2)→3 −3 + 7→4 2 + (−6)→−4

所以結果是 3x²+4x−4。多項式只是把不同「次數位置」的整數運算同時排在一起。

容錯率低的原因

一題中常同時出現:去括號、變號、同類項對齊、係數加減、指數律、乘法分配。任何一步出錯,都會污染後面的結果。

先檢查底層:如果多項式觀念懂了但答案仍常錯,先回頭確認正負整數四則是否穩定。
圖解|為什麼多項式容易算錯
圖解|為什麼多項式容易算錯
重點:觀念懂了仍可能錯在正負號、括號、係數與指數律;底層整數運算要先穩。
02
POLYNOMIAL LANGUAGE

先把「多項式」這種語言讀懂

多項式

由數與文字符號,透過乘法與加法所構成;在國中主要處理一元多項式。

x²+2x+1

項、係數、常數項

5x² − 2x − 4

5x²、−2x、−4 是三個項;係數分別是 5、−2,常數項是 −4。

DEG|次數

化簡後,係數不為 0 的最高次項的次數,就是多項式的次數。

deg(4x³+5x²+2x+1)=3
先把多項式的語言讀懂: 後面所有加、減、乘、除,都建立在「項、係數、次數、同類項」這些基本語言上。 先看懂每一項屬於哪一個次數,再談運算。

兩個常被省略的數字: x² 的係數其實是 1;缺少某一個次數的項時,那一欄的係數其實是 0。 例如 x³+2x−1 要看成 x³+0x²+2x−1。
圖解|多項式的基本語言
圖解|多項式的基本語言
重點:看懂項、係數、常數項、缺項與次數;x³ 的係數 1、缺掉的次數係數 0 都不能忽略。

x 能出現在哪裡?

國中階段最核心的判準是:x 的次方必須是 0、1、2、3… 這類非負整數。因此 x 出現在分母、根號內、絕對值內或指數位置時,通常就不再是這裡所說的多項式。

還有一個語言上的界線:多項式本身是一個「式子」,通常不帶等號。
例如 x²+3x−4 是多項式; 一旦寫成 x²+3x−4=0, 就是在談一個方程式。這時問題已經從「這個式子長什麼樣」變成「哪些 x 會讓等號成立」。
圖解|多項式的邊界
圖解|多項式的邊界
重點:多項式是「式子」;加上等號後進入方程式。x 在分母、根號、絕對值或指數位置時也不屬於本章多項式。
式子是否為 x 的多項式原因
x²−5x+6✓x 的次方為 2、1、0
3✓常數多項式,可視為 3x⁰
1/x+2✗x 在分母,等價於 x⁻¹
√x+1✗√x 等價於 x1/2
|x|+1✗絕對值不是多項式運算
2x+1✗x 出現在指數位置
03
1-2 · ADD / SUBTRACT

多項式加減:先分清楚「同類項」與「兩組多項式」

① 同類項合併:只有係數在運算

3x² − 5x + 7x² + 2x − 4

這種題目本身沒有「兩組式子」的括號問題,只要辨認同類項,再把係數做整數加減。

(3+7)x² + (−5+2)x − 4
= 10x² − 3x − 4

重點是「同類項」:文字符號相同、次數也相同,才可以合併。判讀每一項時,前面的正負號要跟著這一項一起看。

② 兩組多項式加減:回到四則運算規則

(x²+6x+5) − (3x²+2x+4)

一旦出現「兩組多項式」,括號就進場了。這時要先處理括號,再做同類項合併。

運算觀念:
有括號先處理括號;若括號前有乘法或負號,要先分配進去;再做後面的加減。

−(3x²+2x+4) = −3x²−2x−4

③ 同類項合併 ≠ 四則運算

這兩個概念要分開:

  • 同類項合併:分類後,把同一類的係數加減。
  • 兩組多項式加減:先依四則運算處理括號與符號,再進入同類項合併。

常見錯誤是把「負號要不要分配」和「同類項能不能合併」混成同一件事。

圖解|同類項合併 vs. 兩組多項式加減
圖解|同類項合併 vs. 兩組多項式加減
重點:同類項只處理係數;兩組多項式要先處理括號與符號,再合併同類項。

橫式:先處理括號,再找同類項

(x²+6x+5) − (3x²+2x+4)
= x²+6x+5 −3x²−2x−4
= −2x²+4x+1

這裡真正的流程是:括號/符號 → 同類項 → 整數加減。

直式:位置就是「次數欄位」

把直式想成固定欄位:一欄只負責一種次數。每一個項都要放在自己的次數欄中。

x³ 欄
x² 欄
x 欄
常數欄
x²
+6x
+5
−
3x²
+2x
+4
−2x²
+4x
+1

降冪排列 → 同次數對齊 → 缺項補 0 → 每一欄只算自己的係數。

次數尺:把每一欄想成固定刻度:x³|x²|x|1。式子再長,都只是把係數放回正確刻度。

如果有 x³ 欄但這題沒有 x³,這一格就是 0;如果缺 x 項,x 欄也是 0。這樣直式不會因為字寬不同而看起來歪掉。

分離係數法:不是只把 x 藏起來,是把「文字+次方」全部藏起來

分離係數法的意思是:既然每個位置已經代表固定次數,就可以把 x、x²、x³… 這些文字與次方符號全部暫時拿掉,只保留係數。運算完成後,再按照位置把文字還原。

① 先把原式對齊

x³
x²
x
1
3x³
0x²
+2x
−5
+
x³
−4x²
0x
+7

缺的次數先補 0,這一步不能省。

② 文字與次方全部藏起來,只算係數

位置 3
位置 2
位置 1
位置 0
3
0
2
−5
+
1
−4
0
7
4
−4
2
2
↓ 把每個位置的文字還原
4x³ − 4x² + 2x + 2
分離係數法最怕「錯位」:位置一旦歪掉,後面全部都會錯。因此這個方法不是省略規則,而是建立在「次數欄位已經非常清楚」之後,才把文字暫時隱藏。
圖解|直式的次數尺
圖解|直式的次數尺
重點:降冪排列、同次數對齊、缺項補 0;每一欄只處理自己的係數。
圖解|分離係數法
圖解|分離係數法
重點:文字與次方可以暫時隱藏,但每一個次數位置必須固定;缺項一定補 0。
核心句:多項式加減可以拆成三層:先處理「括號與符號」,再處理「同類項分類」,最後只剩「整數係數運算」。
04
1-3 · MULTIPLICATION

多項式乘法:分配律+指數律+整數乘法

係數歸係數

(3x²)(−2x)=−6x³

3×(−2)=−6。

同底數指數相加

x²·x = x³

乘法使次數相加。

括號用分配律

2x(3x+5)=6x²+10x

外面的每一項都要分配進去。

橫式適合看結構

用分配律展開時,可以很快找到最高次項、最低次項,也容易看出每一項都必須乘到。

直式適合完整計算

項數變多時,中間項最容易漏掉。直式把不同次數分層排列,概念和國小直式乘法的「位值對齊」相同,只是這裡的位值改成了次數。

圖解|多項式乘法的兩種視角
圖解|多項式乘法的兩種視角
重點:橫式看分配律;直式看次數欄位。係數相乘、同底數指數相加。

多項式 × 多項式:完整算時,直式更像「分層對齊」

(2x²−3x+1)(3x+5)

橫式可以用分配律全部展開;但項數一多,容易漏乘、漏符號。

x³欄x²欄x欄常數欄
2x²−3x+1
3x+5
10x²−15x+5
6x³−9x²+3x
6x³+x²−12x+5

乘法直式的「位移」不是裝飾:0 次×1 次會到 1 次欄;1 次×1 次會到 2 次欄。次數決定位置。

05
1-3 · DIVISION

多項式除法:從整數長除法一路接到多項式

先回到熟悉的整數除法

87 = 5 × 17 + 2

直式除法的核心一直沒變:先處理目前最大的位值,乘回去、相減,再把下一個位置帶下來。

多項式只是把「十位、個位」換成「x²、x、常數」;所以後面所有長除法,其實都在做同一件事。

圖解|從整數長除法接到多項式
圖解|從整數長除法接到多項式
重點:兩者骨架相同——先處理目前最大位值/最高次項,再乘回去、相減、往下做。

第一層|單項式 ÷ 單項式:先用分數看

除法本來就可以寫成分數。先把係數和文字分開處理:

12x³3x = 4x²

12÷3=4;x³÷x=x²。

7x²5x = 75x

係數不一定整除,分數係數仍然可以是多項式。

32x = 32x−1

x 跑到分母/出現負次方,就不再是多項式。

第二層|多項式 ÷ 單項式:每一項都可以先分開除

例如:

6x²+8x−32x = 6x²2x + 8x2x − 32x
= 3x + 4 − 32x

前兩項都能留在多項式世界裡;最後的 −3÷2x 會讓 x 出現在分母,因此它不能繼續寫進「多項式的商」。

所以多項式除法改用「商+餘式」來保存結果:
商式 = 3x+4,餘式 = −3。
也就是 6x²+8x−3 = (2x)(3x+4) − 3。

不是看「項數」,是看「次數」

真正的停止條件不是「剩下幾項」,而是:

deg(餘式) < deg(除式)

例如餘式只剩常數 −3,它是 0 次;除式 2x 是 1 次。0<1,所以停止。

如果被除式一開始就比較低次?

2 ÷ (3x)

若硬寫成分數就是 2/(3x),這不是多項式。因此在「多項式除法」語言中:

商式 = 0,餘式 = 2。

第三層|再進入真正的多項式直式除法

這裡不能只背步驟,要先真的看見直式。先看一個例子:

(6x²+8x−3)÷(2x)
3x
+4
2x
6x²
+8x
−3
① 3x×2x
6x²
相減後
8x
−3
② 4×2x
8x
餘式
−3
直式的導航問題只有一個:
「目前最高次項 ÷ 除式最高次項,等於什麼?」
6x²÷2x=3x,所以商先寫 3x;再看 8x÷2x=4,所以商再寫 +4。

每一輪都只處理足夠的欄位: 一次式除式在補齊後有 2 個係數位置,所以每一輪乘回去也會占 2 個相鄰位置;不必一次把整個被除式全部拿來處理。
這就是後面 DEG 導航系統的來源。 先看懂完整直式中最高次項如何一路被消掉,再把這個規律抽象成 DEG 次數導航。
圖解|多項式直式除法的核心循環
圖解|多項式直式除法的核心循環
重點:找最高次項 → 決定商 → 整個除式乘回去 → 相減 → 重複。

先做一題:多項式 ÷ 單項式,專門看「缺項補 0」

沒有寫出來的項不代表不存在。在直式裡, 缺項只是那一欄的係數等於 0,位置仍然要保留。

(9x²+5)÷(3x)
先補齊: 9x²+5 要先看成 9x²+0x+5; 除式 3x 也要看成 3x+0。
3x
3x +0
9x² 0x +5
9x² 0x
5
商式 = 3x,餘式 = 5
為什麼一定要補 0x?
因為 3x×3x=9x²,乘回去的結果其實是 9x²+0x。如果不保留 x 欄,後面的常數 5 很容易看起來「往左跑」。
什麼時候停止?
相減後剩下 5,是 0 次;除式 3x 是 1 次。 因為 0<1,所以不能再除,5 就是餘式。
兩種寫法要分清楚:
標準直式:商從左邊開始寫,依一般長除法格式處理,不強調「商的 x 項一定要對齊被除式的 x 項」。
分離係數法:因為文字與次方都被拿掉,所以每一個係數位置必須固定,這時才需要嚴格做欄位對齊。

再做一題真正的直式:多項式 ÷ 多項式

(4x²−2x+5)÷(2x+1)
2x
−2
2x+1
4x²
−2x
+5
① (2x+1)·2x
4x²
+2x
相減後
−4x
+5
② (2x+1)·(−2)
−4x
−2
餘式
7
商式 = 2x−2,餘式 = 7

每一次都先用最高次項決定商,再「乘回去、相減」。這就是完整的多項式長除法。

分離係數法例題 A|多項式 ÷ 一次單項式:缺項補 0

這一題使用「對齊欄位」的觀念。因為分離係數後,x²、x、常數的文字都被藏起來,所以每一格只能靠位置判斷次數。

(9x²+5)÷(3x)
先補齊:
被除式:9x²+5 → 9x²+0x+5 → 係數 [9,0,5]
除式:3x → 3x+0 → 係數 [3,0]
3
3 0
9 0 5
9 0
5
商式 = 3x,餘式 = 5
這裡的 0 不是多餘的: [9,0,5] 的中間 0 把 x 欄鎖住;[3,0] 的 0 把除式的常數欄鎖住。 沒有這些 0,分離係數後就會失去位置資訊。

分離係數法例題 B|多項式 ÷ 多項式:被除式有缺項

再看一個被除式有缺項的例子:

(x³+2x−1)÷(x−1)
被除式要先補齊:
x³+2x−1 → x³+0x²+2x−1
分離係數後就是 [1,0,2,−1]。
除式 x−1 → [1,−1]。
1 1 3
1 −1
1 0 2 −1
1 −1
1 2
1 −1
3 −1
3 −3
2
商式 = x²+x+3,餘式 = 2
關鍵是中間那個 0: 如果 x² 項沒有補成 0,後面的 2x 和 −1 就會整排左移,分離係數法立刻失效。

直式除法的分離係數:固定格位,位置就是次數

分離係數後,除式在左、被除式固定格位在右;商與每一輪乘回去的係數都依次數位置排列。

(4x³+11x²−x+4)÷(x+3)
分離係數: 被除式 [4, 11, −1, 4]; 除式 [1, 3]。
商式應為二次式,所以商的三個係數欄依序對齊 x²、x、常數。
4 −1 2
1 3
4 11 −1 4
4 12
−1 −1
−1 −3
2 4
2 6
−2
第一輪:4 × [1,3] = [4,12],放在最左邊兩格。
第二輪:−1 × [1,3] = [−1,−3],整組往右移一格。
第三輪:2 × [1,3] = [2,6],再往右移一格。
商式 = 4x² − x + 2,餘式 = −2
缺項補 0 仍然完全保留: 如果除式是 3x,就不是只寫 [3],而是寫成 [3,0]; 如果被除式是 9x²+5,就寫成 [9,0,5]。 這個版型的重點就是「每個係數有固定位置」,所以 0 不能省略到讓欄位移動。
圖解|分離係數除法
圖解|分離係數除法
重點:係數格位必須固定;例如 3x 要寫成 [3,0],0 是鎖住欄位的重要資訊。

直式除法 → 分離係數 → DEG 導航

先看到真實直式。知道每一步都在消掉目前的最高次項。
再壓縮成分離係數。知道位置固定後,文字與次方可以暫時不寫。
最後才抽象成 DEG。用次數預測商的次數,也判斷餘式何時已經「除不動」。 對一次式除式而言,只要目前最高次數還至少是 1 次,就能繼續;只剩 0 次常數時就停止。

最後才把它濃縮成除法原理

被除式 = 除式 × 商式 + 餘式

它和整數的 37 = 7×5+2 完全同一個骨架。後面要接餘式定理、因式定理,就是從這一句長出來。

06
DEG · DEGREE

把 DEG 次數當成乘除法的導航系統

DEG 不是另一套新規則。 前面的直式其實一直都在用次數導航:乘法決定部分積要放在哪一欄;除法則靠最高次項決定下一個商要寫什麼。
圖解|DEG 次數導航
圖解|DEG 次數導航
重點:乘法看次數相加;除法預測商的次數;當 deg(R) < deg(D) 時停止。

乘法:次數相加

deg(A·B)=deg A + deg B

例如:二次式 × 三次式 → 五次式。

除法:商的次數做減法

deg Q = deg P − deg D

當 deg P ≥ deg D 且商不為 0 時成立;同時 deg R < deg D。

圖解|除法原理、餘式定理與因式定理
圖解|除法原理、餘式定理與因式定理
重點:P(x)=D(x)Q(x)+R(x) 是整章除法的骨架,也是高中定理的起點。

DEG 即時推理器

輸入被除式與除式的次數,直接看商、餘式可到哪裡。

例外要記得:如果被除式次數比除式低,商式就是 0,餘式就是原本的被除式。這時不要硬套「商的次數 = 相減」,因為零多項式的次數在一般定義下不取通常的整數次數。
07
EXTENSION TO HIGH SCHOOL

從除法原理一路長出餘式定理與因式定理

除法原理|Division Algorithm

P(x) = D(x)Q(x) + R(x),且 deg R < deg D

它就是整數除法 被除數=除數×商+餘數 的多項式版本。

當商式不為 0 時,最高次項不互相消去的正常情況下: deg P = deg D + deg Q;而餘式一定滿足 deg R < deg D。

餘式定理

若 P(x) 除以 x−a,因為餘式只能是常數 r:

P(x)=(x−a)Q(x)+r

令 x=a:

P(a)=r

所以:除以 x−a 的餘式,就是 P(a)。

因式定理

如果剛剛的餘式 r=0,就代表整除:

P(a)=0 ⇔ (x−a) 是 P(x) 的因式

這會一路連到高中多項式因式分解、方程式的根、函數零點。

餘式/因式定理小實驗

設定 P(x)=Ax³+Bx²+Cx+D,再指定除式 x−r。

08
ERROR CONTROL

這章最常見的錯,不是「不會」,是小錯太密集

圖解|本章錯誤檢查表
圖解|本章錯誤檢查表
重點:負號、同類項、缺項補 0、係數與指數、餘式限制、最高次項導航。

① 負號只改第一項

−(3x²+2x+4) 必須三項全部變號。

② 不同類項硬合併

3x²+2x 不能變 5x³,也不能變 5x²。

③ 缺項不補 0

直式的欄位錯位,後面幾乎一定全錯。

④ 係數與指數混在一起

(2x²)(3x³)=6x⁵,不是 6x⁶。

⑤ 除法忘記餘式限制

餘式次數必須低於除式,這是停止的訊號。

⑥ 只背直式步驟

每一步其實都在找「最高次項需要乘什麼才能消掉」。

09
PRACTICE

題庫入口:先補底,再往上疊

建議練習順序

整數四則 → 多項式加減 → 單項式乘除 → 多項式乘法 → 多項式除法 → 除法原理 → 餘式/因式定理。

如果錯誤主要集中在符號,不要用更多多項式題把同一個底層錯誤放大;先回整數題庫修掉。

10
REVIEW

最後用四句話把整章串起來

多項式加減在做什麼?

找同類項,把同一次數位置上的係數做整數加減。

多項式乘法在做什麼?

用分配律把每一項乘到,再用「係數相乘、同底數指數相加」整理。

多項式除法在做什麼?

不斷用最高次項去消最高次項,直到餘式的次數比除式低。

為什麼 DEG 這麼重要?

因為次數決定排列位置、乘法後的最高次數、除法商式的次數,以及餘式何時該停止。