求多项式$P(x)=3x^{12n+5}+x^3+1$除以$x^2+x+1$的余数
嘿,我来帮你搞定这个多项式求余的问题~ 我们可以通过多项式模运算的性质来简化高次项的计算,核心是先找到$x$在模$x^2+x+1$下的等价关系,这样就能把高次幂的$x$降成低次的啦。
首先先明确两个关键的等价关系:
- 因为$x^3 - 1 = (x-1)(x2+x+1)$,所以当除以$x2+x+1$时,$x^3$的余数就是1,也就是 $x^3 \equiv 1 \pmod{x^2+x+1}$;
- 从除数$x^2+x+1=0$可以直接推导出 $x^2 \equiv -(x+1) \pmod{x^2+x+1}$。
接下来我们一步步化简$P(x)$:
$$
\begin{align}
P(x) &= 3x{12n+5}+x3+1 \
&\equiv 3x^{12n+5} + 2 \pmod{x^2+x+1} \quad \text{(因为}x3\equiv1\text{,所以}x3+1=1+1=2\text{)} \
&\equiv 3x^{3\times4n + 2} + 2 \pmod{x^2+x+1} \quad \text{(把指数拆成3的倍数加余项:12n+5=3×4n + 2)} \
&\equiv 3(x3){4n} \cdot x^2 + 2 \pmod{x^2+x+1} \
&\equiv 3\times1^{4n} \cdot x^2 + 2 \pmod{x^2+x+1} \quad \text{(因为}x^3\equiv1\text{,1的任何次幂都是1)} \
&\equiv 3x^2 + 2 \pmod{x^2+x+1} \
&\equiv 3\times(-(x+1)) + 2 \pmod{x^2+x+1} \quad \text{(代入之前得到的}x^2\equiv-(x+1)\text{)} \
&\equiv -3x -3 + 2 \pmod{x^2+x+1} \
&\equiv -3x -1 \pmod{x^2+x+1}
\end{align}
$$
所以$P(x)$除以$x^2+x+1$的余数就是$\boldsymbol{-3x -1}$哦。
备注:内容来源于stack exchange,提问作者user956668




