Finite Mathematik Beispiele

$x^{3} + 11 x^{2} + 31 x + 21 = 0$

Schritt 1

Faktorisiere die linke Seite der Gleichung.

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Schritt 1.1

Faktorisiere $x^{3} + 11 x^{2} + 31 x + 21$ mithilfe des Satzes über rationale Wurzeln.

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Schritt 1.1.1

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.

$p = \pm 1, \pm 21, \pm 3, \pm 7$

$q = \pm 1$

Schritt 1.1.2

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

$\pm 1, \pm 21, \pm 3, \pm 7$

Schritt 1.1.3

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 1.1.3.1

Setze $- 1$ in das Polynom ein.

${(- 1)}^{3} + 11 {(- 1)}^{2} + 31 \cdot - 1 + 21$

Schritt 1.1.3.2

Potenziere $- 1$ mit $3$ .

$- 1 + 11 {(- 1)}^{2} + 31 \cdot - 1 + 21$

Schritt 1.1.3.3

Potenziere $- 1$ mit $2$ .

$- 1 + 11 \cdot 1 + 31 \cdot - 1 + 21$

Schritt 1.1.3.4

Mutltipliziere $11$ mit $1$ .

$- 1 + 11 + 31 \cdot - 1 + 21$

Schritt 1.1.3.5

Addiere $- 1$ und $11$ .

$10 + 31 \cdot - 1 + 21$

Schritt 1.1.3.6

Mutltipliziere $31$ mit $- 1$ .

$10 - 31 + 21$

Schritt 1.1.3.7

Subtrahiere $31$ von $10$ .

$- 21 + 21$

Schritt 1.1.3.8

Addiere $- 21$ und $21$ .

$0$

Schritt 1.1.4

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.

$\frac{x^{3} + 11 x^{2} + 31 x + 21}{x + 1}$

Schritt 1.1.5

Dividiere $x^{3} + 11 x^{2} + 31 x + 21$ durch $x + 1$ .

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Schritt 1.1.5.1

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

$x$

$1$

$x^{3}$

$11 x^{2}$

$31 x$

$21$

Schritt 1.1.5.2

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

					$x^{2}$
	$x$	+	$1$		$x^{3}$	+	$11 x^{2}$	+	$31 x$	+	$21$

Schritt 1.1.5.3

Multipliziere den neuen Bruchterm mit dem Teiler.

				$x^{2}$
$x$	+	$1$		$x^{3}$	+	$11 x^{2}$	+	$31 x$	+	$21$
			+	$x^{3}$	+	$x^{2}$

Schritt 1.1.5.4

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

				$x^{2}$
$x$	+	$1$		$x^{3}$	+	$11 x^{2}$	+	$31 x$	+	$21$
			-	$x^{3}$	-	$x^{2}$

Schritt 1.1.5.5

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

				$x^{2}$
$x$	+	$1$		$x^{3}$	+	$11 x^{2}$	+	$31 x$	+	$21$
			-	$x^{3}$	-	$x^{2}$
					+	$10 x^{2}$

Schritt 1.1.5.6

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

				$x^{2}$
$x$	+	$1$		$x^{3}$	+	$11 x^{2}$	+	$31 x$	+	$21$
			-	$x^{3}$	-	$x^{2}$
					+	$10 x^{2}$	+	$31 x$

Schritt 1.1.5.7

Dividiere den Term höchster Ordnung im Dividend $10 x^{2}$ durch den Term höchster Ordnung im Divisor $x$ .

				$x^{2}$	+	$10 x$
$x$	+	$1$		$x^{3}$	+	$11 x^{2}$	+	$31 x$	+	$21$
			-	$x^{3}$	-	$x^{2}$
					+	$10 x^{2}$	+	$31 x$

Schritt 1.1.5.8

Multipliziere den neuen Bruchterm mit dem Teiler.

				$x^{2}$	+	$10 x$
$x$	+	$1$		$x^{3}$	+	$11 x^{2}$	+	$31 x$	+	$21$
			-	$x^{3}$	-	$x^{2}$
					+	$10 x^{2}$	+	$31 x$
					+	$10 x^{2}$	+	$10 x$

Schritt 1.1.5.9

Der Ausdruck muss vom Dividenden abgezogen werden, ändere also alle Vorzeichen in $10 x^{2} + 10 x$

				$x^{2}$	+	$10 x$
$x$	+	$1$		$x^{3}$	+	$11 x^{2}$	+	$31 x$	+	$21$
			-	$x^{3}$	-	$x^{2}$
					+	$10 x^{2}$	+	$31 x$
					-	$10 x^{2}$	-	$10 x$

Schritt 1.1.5.10

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

				$x^{2}$	+	$10 x$
$x$	+	$1$		$x^{3}$	+	$11 x^{2}$	+	$31 x$	+	$21$
			-	$x^{3}$	-	$x^{2}$
					+	$10 x^{2}$	+	$31 x$
					-	$10 x^{2}$	-	$10 x$
							+	$21 x$

Schritt 1.1.5.11

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

				$x^{2}$	+	$10 x$
$x$	+	$1$		$x^{3}$	+	$11 x^{2}$	+	$31 x$	+	$21$
			-	$x^{3}$	-	$x^{2}$
					+	$10 x^{2}$	+	$31 x$
					-	$10 x^{2}$	-	$10 x$
							+	$21 x$	+	$21$

Schritt 1.1.5.12

Dividiere den Term höchster Ordnung im Dividend $21 x$ durch den Term höchster Ordnung im Divisor $x$ .

				$x^{2}$	+	$10 x$	+	$21$
$x$	+	$1$		$x^{3}$	+	$11 x^{2}$	+	$31 x$	+	$21$
			-	$x^{3}$	-	$x^{2}$
					+	$10 x^{2}$	+	$31 x$
					-	$10 x^{2}$	-	$10 x$
							+	$21 x$	+	$21$

Schritt 1.1.5.13

Multipliziere den neuen Bruchterm mit dem Teiler.

				$x^{2}$	+	$10 x$	+	$21$
$x$	+	$1$		$x^{3}$	+	$11 x^{2}$	+	$31 x$	+	$21$
			-	$x^{3}$	-	$x^{2}$
					+	$10 x^{2}$	+	$31 x$
					-	$10 x^{2}$	-	$10 x$
							+	$21 x$	+	$21$
							+	$21 x$	+	$21$

Schritt 1.1.5.14

Der Ausdruck muss vom Dividenden abgezogen werden, ändere also alle Vorzeichen in $21 x + 21$

				$x^{2}$	+	$10 x$	+	$21$
$x$	+	$1$		$x^{3}$	+	$11 x^{2}$	+	$31 x$	+	$21$
			-	$x^{3}$	-	$x^{2}$
					+	$10 x^{2}$	+	$31 x$
					-	$10 x^{2}$	-	$10 x$
							+	$21 x$	+	$21$
							-	$21 x$	-	$21$

Schritt 1.1.5.15

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

				$x^{2}$	+	$10 x$	+	$21$
$x$	+	$1$		$x^{3}$	+	$11 x^{2}$	+	$31 x$	+	$21$
			-	$x^{3}$	-	$x^{2}$
					+	$10 x^{2}$	+	$31 x$
					-	$10 x^{2}$	-	$10 x$
							+	$21 x$	+	$21$
							-	$21 x$	-	$21$
										$0$

Schritt 1.1.5.16

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

$x^{2} + 10 x + 21$

Schritt 1.1.6

Schreibe $x^{3} + 11 x^{2} + 31 x + 21$ als eine Menge von Faktoren.

$(x + 1) (x^{2} + 10 x + 21) = 0$

Schritt 1.2

Faktorisiere $x^{2} + 10 x + 21$ unter der Verwendung der AC-Methode.

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Schritt 1.2.1

Faktorisiere $x^{2} + 10 x + 21$ unter der Verwendung der AC-Methode.

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Schritt 1.2.1.1

Betrachte die Form $x^{2} + b x + c$ . Finde ein Paar ganzer Zahlen, deren Produkt $c$ und deren Summe $b$ ist. In diesem Fall, deren Produkt $21$ und deren Summe $10$ ist.

$3, 7$

Schritt 1.2.1.2

Schreibe die faktorisierte Form mithilfe dieser Ganzzahlen.

$(x + 1) ((x + 3) (x + 7)) = 0$

Schritt 1.2.2

Entferne unnötige Klammern.

$(x + 1) (x + 3) (x + 7) = 0$

Schritt 2

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

$x + 1 = 0$

$x + 3 = 0$

$x + 7 = 0$

Schritt 3

Setze $x + 1$ gleich $0$ und löse nach $x$ auf.

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Schritt 3.1

Setze $x + 1$ gleich $0$ .

$x + 1 = 0$

Schritt 3.2

Subtrahiere $1$ von beiden Seiten der Gleichung.

$x = - 1$

Schritt 4

Setze $x + 3$ gleich $0$ und löse nach $x$ auf.

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Schritt 4.1

Setze $x + 3$ gleich $0$ .

$x + 3 = 0$

Schritt 4.2

Subtrahiere $3$ von beiden Seiten der Gleichung.

$x = - 3$

Schritt 5

Setze $x + 7$ gleich $0$ und löse nach $x$ auf.

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Schritt 5.1

Setze $x + 7$ gleich $0$ .

$x + 7 = 0$

Schritt 5.2

Subtrahiere $7$ von beiden Seiten der Gleichung.

$x = - 7$

Schritt 6

Die endgültige Lösung sind alle Werte, die $(x + 1) (x + 3) (x + 7) = 0$ wahr machen.

$x = - 1, - 3, - 7$