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Polynomdivision-Rechner

Schriftliche Division · Horner-Schema · Restwertsatz · Faktorprüfung

Teile das Polynom P(x) durch D(x). Berechne Quotient Q(x) und Rest R(x) gemäß P(x) = Q(x)·D(x) + R(x) – mit vollständigem Rechenweg.

Schnellbeispiele

P(x) = —

D(x) = —

Was ist die schriftliche Polynomdivision?

Die Polynomdivision ist das Standardverfahren zum Teilen eines Polynoms durch ein anderes. Dabei entstehen ein Quotient und ein Rest. Analog zur Ganzzahldivision 17 ÷ 5 = 3 Rest 2 (also 17 = 3 × 5 + 2) gilt für Polynome P(x) = Q(x) · D(x) + R(x), wobei R(x) einen kleineren Grad als D(x) besitzt.

Das Verfahren ist ein Grundbaustein der Algebra. Es wird beim Faktorisieren und Bestimmen von Nullstellen, bei der Partialbruchzerlegung in der Analysis und sogar bei fehlerkorrigierenden Codes in der Informatik eingesetzt.

Polynomdivision Schritt für Schritt

So wird P(x) durch D(x) geteilt:

  1. Teile den führenden Term von P(x) durch den führenden Term von D(x). Das ergibt den ersten Quotiententerm q₁.
  2. Multipliziere q₁ mit dem vollständigen Divisor D(x).
  3. Subtrahiere dieses Produkt von P(x). Es entsteht ein Rest niedrigeren Grades.
  4. Wiederhole den Ablauf mit dem neuen Rest, bis dessen Grad kleiner als der Grad von D(x) ist.
  5. Die gesammelten Terme ergeben Q(x); der letzte verbleibende Ausdruck ist R(x).

Beispiel: Division von (2x² − x − 6) durch (x − 2):

SchrittRechnungAktueller Rest
12x² ÷ x = 2x   (erster Quotiententerm)2x² − x − 6
22x × (x − 2) = 2x² − 4x   (subtrahieren)3x − 6
33x ÷ x = 3   (zweiter Quotiententerm)3x − 6
43 × (x − 2) = 3x − 6   (subtrahieren)0

Ergebnis: Q(x) = 2x + 3, R = 0. Weil R = 0 gilt, ist (x − 2) ein Faktor von 2x² − x − 6.

Horner-Schema – der kurze Weg bei linearen Divisoren

Das Horner-Schema ist eine kompakte Methode zur Division eines Polynoms durch einen linearen Divisor (x − k). Statt vollständiger Polynomterme werden nur die Koeffizienten in einer Tabelle mit drei Zeilen verwendet:

  • Zeile 1: Koeffizienten des Dividenden; fehlende Potenzen werden mit null ergänzt.
  • Zeile 2: Die während der Division berechneten und nach rechts versetzten Produkte.
  • Zeile 3: Summen als Quotientenkoeffizienten; der letzte Wert ist der Rest.

Das Horner-Schema ist bei der Division durch (x − k) besonders schnell. Für Divisoren zweiten oder höheren Grades kann es nicht verwendet werden; dann ist die schriftliche Polynomdivision nötig.

Der Restwertsatz

Der Restwertsatz besagt: Bei der Division von P(x) durch (x − k) ist der Rest R gleich P(k). Man kann den Rest also ohne Division ermitteln, indem man k in P(x) einsetzt. Der Rechner zeigt diese Prüfung automatisch bei linearen Divisoren an.

Der Faktorsatz

Der Faktorsatz folgt direkt aus dem Restwertsatz: (x − k) ist genau dann ein Faktor von P(x), wenn P(k) = 0 gilt. Bei Rest null ist k somit eine Nullstelle und (x − k) teilt das Polynom exakt. So lassen sich mögliche Nullstellen nacheinander prüfen und Faktoren abspalten.

Anwendungen

  • Polynome faktorisieren: Mit dem Satz über rationale Nullstellen Kandidaten finden, per Horner-Schema prüfen und den Grad verringern.
  • Alle Nullstellen bestimmen: Einen bestätigten linearen Faktor abdividieren und danach die Nullstellen des Quotienten berechnen.
  • Partialbruchzerlegung: Ist der Zählergrad mindestens so groß wie der Nennergrad, wird zuerst der Polynomteil durch Division abgespalten.
  • Rationale Terme vereinfachen: Gemeinsame Faktoren in rationalen Funktionen können erkannt und gekürzt werden.
  • Fehlerkorrektur: Reed-Solomon- und CRC-Verfahren nutzen Polynomdivision über endlichen Körpern.

Häufig gestellte Fragen

Was ist die schriftliche Polynomdivision?
Die schriftliche Polynomdivision teilt ein Polynom P(x) durch D(x) und liefert den Quotienten Q(x) sowie den Rest R(x). Es gilt P(x) = Q(x)·D(x) + R(x), wobei der Grad von R(x) kleiner als der Grad von D(x) ist.
Was ist das Horner-Schema und wann kann man es verwenden?
Das Horner-Schema ist eine Kurzform der Division eines Polynoms durch einen linearen Faktor (x − k). Es arbeitet nur mit den Koeffizienten in einer kompakten Tabelle und ist ausschließlich für diese Divisorform geeignet. Für andere Divisoren ist die schriftliche Polynomdivision erforderlich.
Was besagt der Restwertsatz?
Der Restwertsatz besagt, dass bei der Division von P(x) durch (x − k) der Rest gleich P(k) ist. Durch Einsetzen von x = k lässt sich daher schnell prüfen, ob k eine Nullstelle des Polynoms ist.
Was besagt der Faktorsatz?
Der Faktorsatz ist ein Spezialfall des Restwertsatzes: (x − k) ist genau dann ein Faktor von P(x), wenn P(k) = 0 gilt. Ergibt die Division den Rest R = 0, ist k eine Nullstelle von P(x).
Wie führt man eine Polynomdivision Schritt für Schritt durch?
Zuerst wird der führende Term des Dividenden durch den führenden Term des Divisors geteilt. Der Quotiententerm wird mit dem gesamten Divisor multipliziert und anschließend subtrahiert. Diese Schritte werden wiederholt, bis der Restgrad kleiner als der Divisorgrad ist.
Was sind rationale Nullstellen und wie hilft die Polynomdivision?
Rationale Nullstellen eines Polynoms mit ganzzahligen Koeffizienten haben die Form ±p/q. Einen Kandidaten k prüft man durch Division von P(x) durch (x − k). Bei Rest null ist k eine Nullstelle und (x − k) ein Faktor.
Wie wird die Polynomdivision bei der Partialbruchzerlegung verwendet?
Bei einem Zählergrad, der mindestens so groß wie der Nennergrad ist, wird zunächst durch Polynomdivision der Polynomteil abgespalten. Der Rest über dem Divisor bildet danach den echt gebrochenen Anteil für die Partialbruchzerlegung.