Elementarmathematik Beispiele

$x^{4} + 3 x^{3} - 3 x^{2} - 11 x - 6$

Schritt 1

Gruppiere die Terme um.

$x^{4} + 3 x^{3} - 3 x^{2} - 11 x - 6$

Schritt 2

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

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Schritt 2.1

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

$x^{3} x + 3 x^{3} - 3 x^{2} - 11 x - 6$

Schritt 2.2

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

$x^{3} x + x^{3} \cdot 3 - 3 x^{2} - 11 x - 6$

Schritt 2.3

Faktorisiere $x^{3}$ aus $x^{3} x + x^{3} \cdot 3$ heraus.

$x^{3} (x + 3) - 3 x^{2} - 11 x - 6$

Schritt 3

Faktorisiere durch Gruppieren.

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Schritt 3.1

Für ein Polynom der Form $a x^{2} + b x + c$ schreibe den mittleren Term als eine Summe zweier Terme um, deren Produkt gleich $a \cdot c = - 3 \cdot - 6 = 18$ und deren Summe gleich $b = - 11$ ist.

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Schritt 3.1.1

Faktorisiere $- 11$ aus $- 11 x$ heraus.

$x^{3} (x + 3) - 3 x^{2} - 11 (x) - 6$

Schritt 3.1.2

Schreibe $- 11$ um als $- 2$ plus $- 9$

$x^{3} (x + 3) - 3 x^{2} + (- 2 - 9) x - 6$

Schritt 3.1.3

Wende das Distributivgesetz an.

$x^{3} (x + 3) - 3 x^{2} - 2 x - 9 x - 6$

Schritt 3.2

Klammere den größten gemeinsamen Teiler aus jeder Gruppe aus.

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Schritt 3.2.1

Gruppiere die ersten beiden Terme und die letzten beiden Terme.

$x^{3} (x + 3) + (- 3 x^{2} - 2 x) - 9 x - 6$

Schritt 3.2.2

Klammere den größten gemeinsamen Teiler (ggT) aus jeder Gruppe aus.

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

Schritt 3.3

Faktorisiere das Polynom durch Ausklammern des größten gemeinsamen Teilers, $- 3 x - 2$ .

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

Schritt 4

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

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Schritt 4.1

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

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

Schritt 4.2

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

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

Schritt 4.3

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

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

Schritt 5

Faktorisiere.

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Schritt 5.1

Schreibe $x^{3} - 3 x - 2$ in eine faktorisierte Form um.

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Schritt 5.1.1

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

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Schritt 5.1.1.1

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.

$p = \pm 1, \pm 2$

$q = \pm 1$

Schritt 5.1.1.2

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

$\pm 1, \pm 2$

Schritt 5.1.1.3

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 5.1.1.3.1

Setze $- 1$ in das Polynom ein.

${(- 1)}^{3} - 3 \cdot - 1 - 2$

Schritt 5.1.1.3.2

Potenziere $- 1$ mit $3$ .

$- 1 - 3 \cdot - 1 - 2$

Schritt 5.1.1.3.3

Mutltipliziere $- 3$ mit $- 1$ .

$- 1 + 3 - 2$

Schritt 5.1.1.3.4

Addiere $- 1$ und $3$ .

$2 - 2$

Schritt 5.1.1.3.5

Subtrahiere $2$ von $2$ .

$0$

Schritt 5.1.1.4

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.

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

Schritt 5.1.1.5

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

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Schritt 5.1.1.5.1

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

$x$

$1$

$x^{3}$

$0 x^{2}$

$3 x$

$2$

Schritt 5.1.1.5.2

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

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

Schritt 5.1.1.5.3

Multipliziere den neuen Bruchterm mit dem Teiler.

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

Schritt 5.1.1.5.4

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

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

Schritt 5.1.1.5.5

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

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

Schritt 5.1.1.5.6

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

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

Schritt 5.1.1.5.7

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

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

Schritt 5.1.1.5.8

Multipliziere den neuen Bruchterm mit dem Teiler.

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

Schritt 5.1.1.5.9

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

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

Schritt 5.1.1.5.10

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

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

Schritt 5.1.1.5.11

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

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

Schritt 5.1.1.5.12

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

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

Schritt 5.1.1.5.13

Multipliziere den neuen Bruchterm mit dem Teiler.

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

Schritt 5.1.1.5.14

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

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

Schritt 5.1.1.5.15

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

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

Schritt 5.1.1.5.16

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

$x^{2} - x - 2$

Schritt 5.1.1.6

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

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

Schritt 5.1.2

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

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Schritt 5.1.2.1

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

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Schritt 5.1.2.1.1

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 $- 2$ und deren Summe $- 1$ ist.

$- 2, 1$

Schritt 5.1.2.1.2

Schreibe die faktorisierte Form mithilfe dieser Ganzzahlen.

$(x + 3) ((x + 1) ((x - 2) (x + 1)))$

Schritt 5.1.2.2

Entferne unnötige Klammern.

$(x + 3) ((x + 1) (x - 2) (x + 1))$

Schritt 5.2

Entferne unnötige Klammern.

$(x + 3) (x + 1) (x - 2) (x + 1)$

Schritt 6

Kombiniere Exponenten.

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Schritt 6.1

Potenziere $x + 1$ mit $1$ .

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

Schritt 6.2

Potenziere $x + 1$ mit $1$ .

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

Schritt 6.3

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

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

Schritt 6.4

Addiere $1$ und $1$ .

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