数式で独楽する

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2023年 京大 理系 第1問の問2

整式 x^{2023} -1を整式 x^4 +x^3 +x^2 +x +1で割ったときの余りを求めよ。

解答例

\begin{eqnarray}
x^{2023} -1 &=& (x -1)(x^{2022} +x^{2021} +\cdots +x +1) \\
&=& (x -1)\\
&& \times \{ (x^4 +x^3 +x^2 +x +1)(x^{2018} +x^{2013} +\cdots +x +1) \\
&& \quad +x^2 +x +1 \} \\
&=& (x -1)(x^4 +x^3 +x^2 +x +1)(x^{2018} +x^{2013} +\cdots +x^8 +x^3) \\
&& +(x -1)(x^2 +x +1) \\
&=& (x -1)(x^4 +x^3 +x^2 +x +1)(x^{2018} +x^{2013} +\cdots +x^8 +x^3) \\
&& +x^3 -1
\end{eqnarray}
よって、求める余りは
\begin{equation}
x^3 -1
\end{equation}です。

解説

正面突破が最善です。
因数分解と展開を駆使すると求められます。

余りを3次式として剰余の定理を用いると、4元連立方程式を解くことになります。
剰余の定理と因数定理 - 数式で独楽する