Algebra Beispiele

$x^{5} - 3 x^{4} + 3 x^{3} - x^{2} = 0$

Schritt 1

Faktorisiere die linke Seite der Gleichung.

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Schritt 1.1

Faktorisiere $x^{2}$ aus $x^{5} - 3 x^{4} + 3 x^{3} - x^{2}$ heraus.

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Schritt 1.1.1

Faktorisiere $x^{2}$ aus $x^{5}$ heraus.

$x^{2} x^{3} - 3 x^{4} + 3 x^{3} - x^{2} = 0$

Schritt 1.1.2

Faktorisiere $x^{2}$ aus $- 3 x^{4}$ heraus.

$x^{2} x^{3} + x^{2} (- 3 x^{2}) + 3 x^{3} - x^{2} = 0$

Schritt 1.1.3

Faktorisiere $x^{2}$ aus $3 x^{3}$ heraus.

$x^{2} x^{3} + x^{2} (- 3 x^{2}) + x^{2} (3 x) - x^{2} = 0$

Schritt 1.1.4

Faktorisiere $x^{2}$ aus $- x^{2}$ heraus.

$x^{2} x^{3} + x^{2} (- 3 x^{2}) + x^{2} (3 x) + x^{2} \cdot - 1 = 0$

Schritt 1.1.5

Faktorisiere $x^{2}$ aus $x^{2} x^{3} + x^{2} (- 3 x^{2})$ heraus.

$x^{2} (x^{3} - 3 x^{2}) + x^{2} (3 x) + x^{2} \cdot - 1 = 0$

Schritt 1.1.6

Faktorisiere $x^{2}$ aus $x^{2} (x^{3} - 3 x^{2}) + x^{2} (3 x)$ heraus.

$x^{2} (x^{3} - 3 x^{2} + 3 x) + x^{2} \cdot - 1 = 0$

Schritt 1.1.7

Faktorisiere $x^{2}$ aus $x^{2} (x^{3} - 3 x^{2} + 3 x) + x^{2} \cdot - 1$ heraus.

$x^{2} (x^{3} - 3 x^{2} + 3 x - 1) = 0$

Schritt 1.2

Faktorisiere $x^{3} - 3 x^{2} + 3 x - 1$ mithilfe des Satzes über rationale Wurzeln.

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Schritt 1.2.1

Wenn eine Polynomfunktion ganzzahlige Koeffizienten hat, dann hat jede rationale Nullstelle die Form $\frac{p}{q}$ , wobei $p$ ein Teiler der Konstanten und $q$ ein Teiler des Leitkoeffizienten ist.

$p = \pm 1$

$q = \pm 1$

Schritt 1.2.2

Ermittle jede Kombination von $\pm \frac{p}{q}$ . Dies sind die möglichen Wurzeln der Polynomfunktion.

$\pm 1$

Schritt 1.2.3

Setze $1$ ein und vereinfache den Ausdruck. In diesem Fall ist der Ausdruck gleich $0$ , folglich ist $1$ eine Wurzel des Polynoms.

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Schritt 1.2.3.1

Setze $1$ in das Polynom ein.

$1^{3} - 3 \cdot 1^{2} + 3 \cdot 1 - 1$

Schritt 1.2.3.2

Potenziere $1$ mit $3$ .

$1 - 3 \cdot 1^{2} + 3 \cdot 1 - 1$

Schritt 1.2.3.3

Potenziere $1$ mit $2$ .

$1 - 3 \cdot 1 + 3 \cdot 1 - 1$

Schritt 1.2.3.4

Mutltipliziere $- 3$ mit $1$ .

$1 - 3 + 3 \cdot 1 - 1$

Schritt 1.2.3.5

Subtrahiere $3$ von $1$ .

$- 2 + 3 \cdot 1 - 1$

Schritt 1.2.3.6

Mutltipliziere $3$ mit $1$ .

$- 2 + 3 - 1$

Schritt 1.2.3.7

Addiere $- 2$ und $3$ .

$1 - 1$

Schritt 1.2.3.8

Subtrahiere $1$ von $1$ .

$0$

Schritt 1.2.4

Da $1$ eine bekannte Wurzel ist, dividiere das Polynom durch $x - 1$ , um das Quotientenpolynom zu bestimmen. Dieses Polynom kann dann verwendet werden, um die restlichen Wurzeln zu finden.

$\frac{x^{3} - 3 x^{2} + 3 x - 1}{x - 1}$

Schritt 1.2.5

Dividiere $x^{3} - 3 x^{2} + 3 x - 1$ durch $x - 1$ .

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Schritt 1.2.5.1

Stelle die zu dividierenden Polynome auf. Wenn es nicht für jeden Exponenten einen Term gibt, setze einen ein mit dem Wert $0$ .

$x$

$1$

$x^{3}$

$3 x^{2}$

$3 x$

$1$

Schritt 1.2.5.2

Dividiere den Term höchster Ordnung im Dividend $x^{3}$ durch den Term höchster Ordnung im Divisor $x$ .

					$x^{2}$
	$x$	-	$1$		$x^{3}$	-	$3 x^{2}$	+	$3 x$	-	$1$

Schritt 1.2.5.3

Multipliziere den neuen Bruchterm mit dem Teiler.

				$x^{2}$
$x$	-	$1$		$x^{3}$	-	$3 x^{2}$	+	$3 x$	-	$1$
			+	$x^{3}$	-	$x^{2}$

Schritt 1.2.5.4

Der Ausdruck muss vom Dividenden abgezogen werden, ändere also alle Vorzeichen in $x^{3} - x^{2}$

				$x^{2}$
$x$	-	$1$		$x^{3}$	-	$3 x^{2}$	+	$3 x$	-	$1$
			-	$x^{3}$	+	$x^{2}$

Schritt 1.2.5.5

Addiere nach dem Wechsel der Vorzeichen den letzten Dividenden des ausmultiplizierten Polynoms, um den neuen Dividenden zu finden.

				$x^{2}$
$x$	-	$1$		$x^{3}$	-	$3 x^{2}$	+	$3 x$	-	$1$
			-	$x^{3}$	+	$x^{2}$
					-	$2 x^{2}$

Schritt 1.2.5.6

Ziehe die nächsten Terme vom ursprünglichen Dividenden nach unten in den aktuellen Dividenden.

				$x^{2}$
$x$	-	$1$		$x^{3}$	-	$3 x^{2}$	+	$3 x$	-	$1$
			-	$x^{3}$	+	$x^{2}$
					-	$2 x^{2}$	+	$3 x$

Schritt 1.2.5.7

Dividiere den Term höchster Ordnung im Dividend $- 2 x^{2}$ durch den Term höchster Ordnung im Divisor $x$ .

				$x^{2}$	-	$2 x$
$x$	-	$1$		$x^{3}$	-	$3 x^{2}$	+	$3 x$	-	$1$
			-	$x^{3}$	+	$x^{2}$
					-	$2 x^{2}$	+	$3 x$

Schritt 1.2.5.8

Multipliziere den neuen Bruchterm mit dem Teiler.

				$x^{2}$	-	$2 x$
$x$	-	$1$		$x^{3}$	-	$3 x^{2}$	+	$3 x$	-	$1$
			-	$x^{3}$	+	$x^{2}$
					-	$2 x^{2}$	+	$3 x$
					-	$2 x^{2}$	+	$2 x$

Schritt 1.2.5.9

Der Ausdruck muss vom Dividenden abgezogen werden, ändere also alle Vorzeichen in $- 2 x^{2} + 2 x$

				$x^{2}$	-	$2 x$
$x$	-	$1$		$x^{3}$	-	$3 x^{2}$	+	$3 x$	-	$1$
			-	$x^{3}$	+	$x^{2}$
					-	$2 x^{2}$	+	$3 x$
					+	$2 x^{2}$	-	$2 x$

Schritt 1.2.5.10

Addiere nach dem Wechsel der Vorzeichen den letzten Dividenden des ausmultiplizierten Polynoms, um den neuen Dividenden zu finden.

				$x^{2}$	-	$2 x$
$x$	-	$1$		$x^{3}$	-	$3 x^{2}$	+	$3 x$	-	$1$
			-	$x^{3}$	+	$x^{2}$
					-	$2 x^{2}$	+	$3 x$
					+	$2 x^{2}$	-	$2 x$
							+	$x$

Schritt 1.2.5.11

Ziehe die nächsten Terme vom ursprünglichen Dividenden nach unten in den aktuellen Dividenden.

				$x^{2}$	-	$2 x$
$x$	-	$1$		$x^{3}$	-	$3 x^{2}$	+	$3 x$	-	$1$
			-	$x^{3}$	+	$x^{2}$
					-	$2 x^{2}$	+	$3 x$
					+	$2 x^{2}$	-	$2 x$
							+	$x$	-	$1$

Schritt 1.2.5.12

Dividiere den Term höchster Ordnung im Dividend $x$ durch den Term höchster Ordnung im Divisor $x$ .

				$x^{2}$	-	$2 x$	+	$1$
$x$	-	$1$		$x^{3}$	-	$3 x^{2}$	+	$3 x$	-	$1$
			-	$x^{3}$	+	$x^{2}$
					-	$2 x^{2}$	+	$3 x$
					+	$2 x^{2}$	-	$2 x$
							+	$x$	-	$1$

Schritt 1.2.5.13

Multipliziere den neuen Bruchterm mit dem Teiler.

				$x^{2}$	-	$2 x$	+	$1$
$x$	-	$1$		$x^{3}$	-	$3 x^{2}$	+	$3 x$	-	$1$
			-	$x^{3}$	+	$x^{2}$
					-	$2 x^{2}$	+	$3 x$
					+	$2 x^{2}$	-	$2 x$
							+	$x$	-	$1$
							+	$x$	-	$1$

Schritt 1.2.5.14

Der Ausdruck muss vom Dividenden abgezogen werden, ändere also alle Vorzeichen in $x - 1$

				$x^{2}$	-	$2 x$	+	$1$
$x$	-	$1$		$x^{3}$	-	$3 x^{2}$	+	$3 x$	-	$1$
			-	$x^{3}$	+	$x^{2}$
					-	$2 x^{2}$	+	$3 x$
					+	$2 x^{2}$	-	$2 x$
							+	$x$	-	$1$
							-	$x$	+	$1$

Schritt 1.2.5.15

Addiere nach dem Wechsel der Vorzeichen den letzten Dividenden des ausmultiplizierten Polynoms, um den neuen Dividenden zu finden.

				$x^{2}$	-	$2 x$	+	$1$
$x$	-	$1$		$x^{3}$	-	$3 x^{2}$	+	$3 x$	-	$1$
			-	$x^{3}$	+	$x^{2}$
					-	$2 x^{2}$	+	$3 x$
					+	$2 x^{2}$	-	$2 x$
							+	$x$	-	$1$
							-	$x$	+	$1$
										$0$

Schritt 1.2.5.16

Da der Rest gleich $0$ ist, ist der Quotient das endgültige Ergebnis.

$x^{2} - 2 x + 1$

Schritt 1.2.6

Schreibe $x^{3} - 3 x^{2} + 3 x - 1$ als eine Menge von Faktoren.

$x^{2} ((x - 1) (x^{2} - 2 x + 1)) = 0$

Schritt 1.3

Faktorisiere unter Verwendung der binomischen Formeln.

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Schritt 1.3.1

Schreibe $1$ als $1^{2}$ um.

$x^{2} ((x - 1) (x^{2} - 2 x + 1^{2})) = 0$

Schritt 1.3.2

Überprüfe, ob der mittlere Term das Zweifache des Produkts der Zahlen ist, die im ersten Term und im dritten Term quadriert werden.

$2 x = 2 \cdot x \cdot 1$

Schritt 1.3.3

Schreibe das Polynom neu.

$x^{2} ((x - 1) (x^{2} - 2 \cdot x \cdot 1 + 1^{2})) = 0$

Schritt 1.3.4

Faktorisiere mithilfe der trinomischen Formel für das perfekte Quadrat $a^{2} - 2 a b + b^{2} = {(a - b)}^{2}$ , wobei $a = x$ und $b = 1$ .

$x^{2} ((x - 1) {(x - 1)}^{2}) = 0$

Schritt 1.4

Fasse gleichartig Faktoren zusammen.

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Schritt 1.4.1

Potenziere $x - 1$ mit $1$ .

$x^{2} ((x - 1) {(x - 1)}^{2}) = 0$

Schritt 1.4.2

Wende die Exponentenregel $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ an, um die Exponenten zu kombinieren.

$x^{2} {(x - 1)}^{1 + 2} = 0$

Schritt 1.4.3

Addiere $1$ und $2$ .

$x^{2} {(x - 1)}^{3} = 0$

Schritt 2

Wenn irgendein einzelner Faktor auf der linken Seite der Gleichung gleich $0$ ist, dann ist der ganze Ausdruck gleich $0$ .

$x^{2} = 0$

${(x - 1)}^{3} = 0$

Schritt 3

Setze $x^{2}$ gleich $0$ und löse nach $x$ auf.

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Schritt 3.1

Setze $x^{2}$ gleich $0$ .

$x^{2} = 0$

Schritt 3.2

Löse $x^{2} = 0$ nach $x$ auf.

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Schritt 3.2.1

Take the specified root of both sides of the equation to eliminate the exponent on the left side.

$x = \pm \sqrt{0}$

Schritt 3.2.2

Vereinfache $\pm \sqrt{0}$ .

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Schritt 3.2.2.1

Schreibe $0$ als $0^{2}$ um.

$x = \pm \sqrt{0^{2}}$

Schritt 3.2.2.2

Ziehe Terme aus der Wurzel heraus unter der Annahme positiver reeller Zahlen.

$x = \pm 0$

Schritt 3.2.2.3

Plus oder Minus $0$ ist $0$ .

$x = 0$

Schritt 4

Setze ${(x - 1)}^{3}$ gleich $0$ und löse nach $x$ auf.

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Schritt 4.1

Setze ${(x - 1)}^{3}$ gleich $0$ .

${(x - 1)}^{3} = 0$

Schritt 4.2

Löse ${(x - 1)}^{3} = 0$ nach $x$ auf.

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Schritt 4.2.1

Setze $x - 1$ gleich $0$ .

$x - 1 = 0$

Schritt 4.2.2

Addiere $1$ zu beiden Seiten der Gleichung.

$x = 1$

Schritt 5

Die endgültige Lösung sind alle Werte, die $x^{2} {(x - 1)}^{3} = 0$ wahr machen.

$x = 0, 1$

Schritt 6