数域 F 上的一元多项式环 F[x] 与整数环 Z 在性质上有很多相似之处。例如,整数环中存在带余除法:对于任意整数 a 和非零整数 b,存在唯一的整数 q 和 r,满足 a = qb + r,且 0 ≤ r < |b|。类似地,多项式环 F[x] 中也存在带余除法。

定理: 设 f(x) 和 g(x) 是 F[x] 中的多项式,且 g(x) ≠ 0。则存在唯一的 q(x) 和 r(x) ∈ F[x],满足 deg r(x) < deg xss=removed>

证明:

存在性

设 f(x) = a_nx^n + a_{n-1}x^{n-1} + ... + a_1x + a_0 (a_n ≠ 0) 和 g(x) = b_mx^m + b_{m-1}x^{m-1} + ... + b_1x + b_0 (b_m ≠ 0)。

  • 当 n < m xss=removed xss=removed>
  • 当 n ≥ m 时,令 f_1(x) = f(x) - (a_n/b_m)x^{n-m}g(x)。显然,deg f_1(x) < deg>
  • 对 deg f(x) = n 使用数学归纳法,存在多项式 q_1(x) 和 r(x) ∈ F[x],满足 deg r(x) < deg xss=removed>
  • 因此,f(x) = (q_1(x) + (a_n/b_m)x^{n-m})g(x) + r(x)。

唯一性

假设存在另外一对多项式 q'(x) 和 r'(x) 也满足条件,即 f(x) = q'(x)g(x) + r'(x) 且 deg r'(x) < deg>

那么 (q(x) - q'(x))g(x) = r'(x) - r(x)。

由于 deg(r'(x) - r(x)) < deg xss=removed xss=removed>

因此,r'(x) - r(x) = 0,即 r(x) = r'(x)。

综上所述,q(x) 和 r(x) 是唯一的。