Elementarmathematik Beispiele

Finde die Nullstellen mithilfe des Lemmas von Gauß x^3-4x^2-7x+10
x3-4x2-7x+10
Schritt 1
Wenn eine Polynomfunktion ganzzahlige Koeffizienten hat, dann hat jede rationale Nullstelle die Form pq, wobei p ein Teiler der Konstanten und q ein Teiler des Leitkoeffizienten ist.
p=±1,±2,±5,±10
q=±1
Schritt 2
Ermittle jede Kombination von ±pq. Dies sind die möglichen Wurzeln der Polynomfunktion.
±1,±2,±5,±10
Schritt 3
Setze die möglichen Wurzeln eine nach der anderen in das Polynom ein, um die tatsächlichen Wurzeln zu ermitteln. Vereinfache, um zu prüfen, ob der Wert gleich 0 ist, was bedeutet, dass er eine Wurzel ist.
(1)3-4(1)2-71+10
Schritt 4
Vereinfache den Ausdruck. In diesem Fall ist der Ausdruck gleich 0, folglich ist x=1 eine Wurzel des Polynoms.
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Schritt 4.1
Vereinfache jeden Term.
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Schritt 4.1.1
Eins zu einer beliebigen Potenz erhoben ergibt eins.
1-4(1)2-71+10
Schritt 4.1.2
Eins zu einer beliebigen Potenz erhoben ergibt eins.
1-41-71+10
Schritt 4.1.3
Mutltipliziere -4 mit 1.
1-4-71+10
Schritt 4.1.4
Mutltipliziere -7 mit 1.
1-4-7+10
1-4-7+10
Schritt 4.2
Vereinfache durch Addieren und Subtrahieren.
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Schritt 4.2.1
Subtrahiere 4 von 1.
-3-7+10
Schritt 4.2.2
Subtrahiere 7 von -3.
-10+10
Schritt 4.2.3
Addiere -10 und 10.
0
0
0
Schritt 5
Da 1 eine bekannte Wurzel ist, teile das Polynom durch x-1, um das Quotientenpolynom zu ermitteln. Dieses Polynom kann dann benutzt werden, um die verbleibenden Wurzeln zu finden.
x3-4x2-7x+10x-1
Schritt 6
Als Nächstes bestimme die Wurzeln des verbleibenden Polynoms. Der Grad des Polynoms ist um 1 reduziert worden.
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Schritt 6.1
Ordne die Zahlen, die den Divisor und den Dividenden darstellen, ähnlich wie in einer Division an.
11-4-710
  
Schritt 6.2
Die erste Zahl im Dividenden (1) wird an die erste Position des Ergebnisbereichs gestellt (unterhalb der horizontalen Linie).
11-4-710
  
1
Schritt 6.3
Multipliziere den neuesten Eintrag im Ergebnis (1) mit dem Divisor (1) und schreibe das Ergebnis von (1) unter den nächsten Term im Dividenden (-4).
11-4-710
 1 
1
Schritt 6.4
Addiere das Ergebnis der Multiplikation und die Zahl aus dem Dividenden und notiere das Ergebnis in der nächsten Position der Ergebniszeile.
11-4-710
 1 
1-3
Schritt 6.5
Multipliziere den neuesten Eintrag im Ergebnis (-3) mit dem Divisor (1) und schreibe das Ergebnis von (-3) unter den nächsten Term im Dividenden (-7).
11-4-710
 1-3 
1-3
Schritt 6.6
Addiere das Ergebnis der Multiplikation und die Zahl aus dem Dividenden und notiere das Ergebnis in der nächsten Position der Ergebniszeile.
11-4-710
 1-3 
1-3-10
Schritt 6.7
Multipliziere den neuesten Eintrag im Ergebnis (-10) mit dem Divisor (1) und schreibe das Ergebnis von (-10) unter den nächsten Term im Dividenden (10).
11-4-710
 1-3-10
1-3-10
Schritt 6.8
Addiere das Ergebnis der Multiplikation und die Zahl aus dem Dividenden und notiere das Ergebnis in der nächsten Position der Ergebniszeile.
11-4-710
 1-3-10
1-3-100
Schritt 6.9
Alle Zahlen außer der letzten werden Koeffizienten des Quotients der Polynome. Der letzte Wert in der Ergebniszeile ist der Rest.
1x2+-3x-10
Schritt 6.10
Vereinfache das Quotientenpolynom.
x2-3x-10
x2-3x-10
Schritt 7
Faktorisiere x2-3x-10 unter der Verwendung der AC-Methode.
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Schritt 7.1
Betrachte die Form x2+bx+c. Finde ein Paar ganzer Zahlen, deren Produkt c und deren Summe b ist. In diesem Fall, deren Produkt -10 und deren Summe -3 ist.
-5,2
Schritt 7.2
Schreibe die faktorisierte Form mithilfe dieser Ganzzahlen.
(x-1)+(x-5)(x+2)
(x-1)(x-5)(x+2)
Schritt 8
Faktorisiere die linke Seite der Gleichung.
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Schritt 8.1
Faktorisiere x3-4x2-7x+10 mithilfe des Satzes über rationale Wurzeln.
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Schritt 8.1.1
Wenn eine Polynomfunktion ganzzahlige Koeffizienten hat, dann hat jede rationale Nullstelle die Form pq, wobei p ein Teiler der Konstanten und q ein Teiler des Leitkoeffizienten ist.
p=±1,±10,±2,±5
q=±1
Schritt 8.1.2
Ermittle jede Kombination von ±pq. Dies sind die möglichen Wurzeln der Polynomfunktion.
±1,±10,±2,±5
Schritt 8.1.3
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 8.1.3.1
Setze 1 in das Polynom ein.
13-412-71+10
Schritt 8.1.3.2
Potenziere 1 mit 3.
1-412-71+10
Schritt 8.1.3.3
Potenziere 1 mit 2.
1-41-71+10
Schritt 8.1.3.4
Mutltipliziere -4 mit 1.
1-4-71+10
Schritt 8.1.3.5
Subtrahiere 4 von 1.
-3-71+10
Schritt 8.1.3.6
Mutltipliziere -7 mit 1.
-3-7+10
Schritt 8.1.3.7
Subtrahiere 7 von -3.
-10+10
Schritt 8.1.3.8
Addiere -10 und 10.
0
0
Schritt 8.1.4
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.
x3-4x2-7x+10x-1
Schritt 8.1.5
Dividiere x3-4x2-7x+10 durch x-1.
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Schritt 8.1.5.1
Stelle die zu dividierenden Polynome auf. Wenn es nicht für jeden Exponenten einen Term gibt, setze einen ein mit dem Wert 0.
x-1x3-4x2-7x+10
Schritt 8.1.5.2
Dividiere den Term höchster Ordnung im Dividend x3 durch den Term höchster Ordnung im Divisor x.
x2
x-1x3-4x2-7x+10
Schritt 8.1.5.3
Multipliziere den neuen Bruchterm mit dem Teiler.
x2
x-1x3-4x2-7x+10
+x3-x2
Schritt 8.1.5.4
Der Ausdruck muss vom Dividenden abgezogen werden, ändere also alle Vorzeichen in x3-x2
x2
x-1x3-4x2-7x+10
-x3+x2
Schritt 8.1.5.5
Addiere nach dem Wechsel der Vorzeichen den letzten Dividenden des ausmultiplizierten Polynoms, um den neuen Dividenden zu finden.
x2
x-1x3-4x2-7x+10
-x3+x2
-3x2
Schritt 8.1.5.6
Ziehe die nächsten Terme vom ursprünglichen Dividenden nach unten in den aktuellen Dividenden.
x2
x-1x3-4x2-7x+10
-x3+x2
-3x2-7x
Schritt 8.1.5.7
Dividiere den Term höchster Ordnung im Dividend -3x2 durch den Term höchster Ordnung im Divisor x.
x2-3x
x-1x3-4x2-7x+10
-x3+x2
-3x2-7x
Schritt 8.1.5.8
Multipliziere den neuen Bruchterm mit dem Teiler.
x2-3x
x-1x3-4x2-7x+10
-x3+x2
-3x2-7x
-3x2+3x
Schritt 8.1.5.9
Der Ausdruck muss vom Dividenden abgezogen werden, ändere also alle Vorzeichen in -3x2+3x
x2-3x
x-1x3-4x2-7x+10
-x3+x2
-3x2-7x
+3x2-3x
Schritt 8.1.5.10
Addiere nach dem Wechsel der Vorzeichen den letzten Dividenden des ausmultiplizierten Polynoms, um den neuen Dividenden zu finden.
x2-3x
x-1x3-4x2-7x+10
-x3+x2
-3x2-7x
+3x2-3x
-10x
Schritt 8.1.5.11
Ziehe die nächsten Terme vom ursprünglichen Dividenden nach unten in den aktuellen Dividenden.
x2-3x
x-1x3-4x2-7x+10
-x3+x2
-3x2-7x
+3x2-3x
-10x+10
Schritt 8.1.5.12
Dividiere den Term höchster Ordnung im Dividend -10x durch den Term höchster Ordnung im Divisor x.
x2-3x-10
x-1x3-4x2-7x+10
-x3+x2
-3x2-7x
+3x2-3x
-10x+10
Schritt 8.1.5.13
Multipliziere den neuen Bruchterm mit dem Teiler.
x2-3x-10
x-1x3-4x2-7x+10
-x3+x2
-3x2-7x
+3x2-3x
-10x+10
-10x+10
Schritt 8.1.5.14
Der Ausdruck muss vom Dividenden abgezogen werden, ändere also alle Vorzeichen in -10x+10
x2-3x-10
x-1x3-4x2-7x+10
-x3+x2
-3x2-7x
+3x2-3x
-10x+10
+10x-10
Schritt 8.1.5.15
Addiere nach dem Wechsel der Vorzeichen den letzten Dividenden des ausmultiplizierten Polynoms, um den neuen Dividenden zu finden.
x2-3x-10
x-1x3-4x2-7x+10
-x3+x2
-3x2-7x
+3x2-3x
-10x+10
+10x-10
0
Schritt 8.1.5.16
Da der Rest gleich 0 ist, ist der Quotient das endgültige Ergebnis.
x2-3x-10
x2-3x-10
Schritt 8.1.6
Schreibe x3-4x2-7x+10 als eine Menge von Faktoren.
(x-1)(x2-3x-10)=0
(x-1)(x2-3x-10)=0
Schritt 8.2
Faktorisiere x2-3x-10 unter der Verwendung der AC-Methode.
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Schritt 8.2.1
Faktorisiere x2-3x-10 unter der Verwendung der AC-Methode.
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Schritt 8.2.1.1
Betrachte die Form x2+bx+c. Finde ein Paar ganzer Zahlen, deren Produkt c und deren Summe b ist. In diesem Fall, deren Produkt -10 und deren Summe -3 ist.
-5,2
Schritt 8.2.1.2
Schreibe die faktorisierte Form mithilfe dieser Ganzzahlen.
(x-1)((x-5)(x+2))=0
(x-1)((x-5)(x+2))=0
Schritt 8.2.2
Entferne unnötige Klammern.
(x-1)(x-5)(x+2)=0
(x-1)(x-5)(x+2)=0
(x-1)(x-5)(x+2)=0
Schritt 9
Wenn irgendein einzelner Faktor auf der linken Seite der Gleichung gleich 0 ist, dann ist der ganze Ausdruck gleich 0.
x-1=0
x-5=0
x+2=0
Schritt 10
Setze x-1 gleich 0 und löse nach x auf.
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Schritt 10.1
Setze x-1 gleich 0.
x-1=0
Schritt 10.2
Addiere 1 zu beiden Seiten der Gleichung.
x=1
x=1
Schritt 11
Setze x-5 gleich 0 und löse nach x auf.
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Schritt 11.1
Setze x-5 gleich 0.
x-5=0
Schritt 11.2
Addiere 5 zu beiden Seiten der Gleichung.
x=5
x=5
Schritt 12
Setze x+2 gleich 0 und löse nach x auf.
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Schritt 12.1
Setze x+2 gleich 0.
x+2=0
Schritt 12.2
Subtrahiere 2 von beiden Seiten der Gleichung.
x=-2
x=-2
Schritt 13
Die endgültige Lösung sind alle Werte, die (x-1)(x-5)(x+2)=0 wahr machen.
x=1,5,-2
Schritt 14
 [x2  12  π  xdx ]