Elementarmathematik Beispiele

Finde die Nullstellen mithilfe des Lemmas von Gauß 2x^4-13x^3+6x^2+64x-32
Schritt 1
Wenn eine Polynomfunktion ganzzahlige Koeffizienten hat, dann hat jede rationale Nullstelle die Form , wobei ein Teiler der Konstanten und ein Teiler des Leitkoeffizienten ist.
Schritt 2
Ermittle jede Kombination von . Dies sind die möglichen Wurzeln der Polynomfunktion.
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 ist, was bedeutet, dass er eine Wurzel ist.
Schritt 4
Vereinfache den Ausdruck. In diesem Fall ist der Ausdruck gleich , folglich ist eine Wurzel des Polynoms.
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Schritt 4.1
Vereinfache jeden Term.
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Schritt 4.1.1
Wende die Produktregel auf an.
Schritt 4.1.2
Eins zu einer beliebigen Potenz erhoben ergibt eins.
Schritt 4.1.3
Potenziere mit .
Schritt 4.1.4
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
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Schritt 4.1.4.1
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 4.1.4.2
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 4.1.4.3
Forme den Ausdruck um.
Schritt 4.1.5
Wende die Produktregel auf an.
Schritt 4.1.6
Eins zu einer beliebigen Potenz erhoben ergibt eins.
Schritt 4.1.7
Potenziere mit .
Schritt 4.1.8
Kombiniere und .
Schritt 4.1.9
Ziehe das Minuszeichen vor den Bruch.
Schritt 4.1.10
Wende die Produktregel auf an.
Schritt 4.1.11
Eins zu einer beliebigen Potenz erhoben ergibt eins.
Schritt 4.1.12
Potenziere mit .
Schritt 4.1.13
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
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Schritt 4.1.13.1
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 4.1.13.2
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 4.1.13.3
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 4.1.13.4
Forme den Ausdruck um.
Schritt 4.1.14
Kombiniere und .
Schritt 4.1.15
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
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Schritt 4.1.15.1
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 4.1.15.2
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 4.1.15.3
Forme den Ausdruck um.
Schritt 4.2
Kombiniere Brüche.
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Schritt 4.2.1
Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.
Schritt 4.2.2
Subtrahiere von .
Schritt 4.3
Ermittle den gemeinsamen Nenner.
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Schritt 4.3.1
Schreibe als einen Bruch mit dem Nenner .
Schritt 4.3.2
Mutltipliziere mit .
Schritt 4.3.3
Mutltipliziere mit .
Schritt 4.3.4
Schreibe als einen Bruch mit dem Nenner .
Schritt 4.3.5
Mutltipliziere mit .
Schritt 4.3.6
Mutltipliziere mit .
Schritt 4.3.7
Mutltipliziere mit .
Schritt 4.3.8
Mutltipliziere mit .
Schritt 4.3.9
Mutltipliziere mit .
Schritt 4.4
Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.
Schritt 4.5
Vereinfache jeden Term.
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Schritt 4.5.1
Mutltipliziere mit .
Schritt 4.5.2
Mutltipliziere mit .
Schritt 4.5.3
Mutltipliziere mit .
Schritt 4.6
Vereinfache den Ausdruck.
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Schritt 4.6.1
Subtrahiere von .
Schritt 4.6.2
Subtrahiere von .
Schritt 4.6.3
Addiere und .
Schritt 4.6.4
Dividiere durch .
Schritt 5
Da eine bekannte Wurzel ist, teile das Polynom durch , um das Quotientenpolynom zu ermitteln. Dieses Polynom kann dann benutzt werden, um die verbleibenden Wurzeln zu finden.
Schritt 6
Als Nächstes bestimme die Wurzeln des verbleibenden Polynoms. Der Grad des Polynoms ist um 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.
  
Schritt 6.2
Die erste Zahl im Dividenden wird an die erste Position des Ergebnisbereichs gestellt (unterhalb der horizontalen Linie).
  
Schritt 6.3
Multipliziere den neuesten Eintrag im Ergebnis mit dem Divisor und schreibe das Ergebnis von unter den nächsten Term im Dividenden .
  
Schritt 6.4
Addiere das Ergebnis der Multiplikation und die Zahl aus dem Dividenden und notiere das Ergebnis in der nächsten Position der Ergebniszeile.
  
Schritt 6.5
Multipliziere den neuesten Eintrag im Ergebnis mit dem Divisor und schreibe das Ergebnis von unter den nächsten Term im Dividenden .
  
Schritt 6.6
Addiere das Ergebnis der Multiplikation und die Zahl aus dem Dividenden und notiere das Ergebnis in der nächsten Position der Ergebniszeile.
  
Schritt 6.7
Multipliziere den neuesten Eintrag im Ergebnis mit dem Divisor und schreibe das Ergebnis von unter den nächsten Term im Dividenden .
  
Schritt 6.8
Addiere das Ergebnis der Multiplikation und die Zahl aus dem Dividenden und notiere das Ergebnis in der nächsten Position der Ergebniszeile.
  
Schritt 6.9
Multipliziere den neuesten Eintrag im Ergebnis mit dem Divisor und schreibe das Ergebnis von unter den nächsten Term im Dividenden .
 
Schritt 6.10
Addiere das Ergebnis der Multiplikation und die Zahl aus dem Dividenden und notiere das Ergebnis in der nächsten Position der Ergebniszeile.
 
Schritt 6.11
Alle Zahlen außer der letzten werden Koeffizienten des Quotients der Polynome. Der letzte Wert in der Ergebniszeile ist der Rest.
Schritt 6.12
Vereinfache das Quotientenpolynom.
Schritt 7
Faktorisiere aus heraus.
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Schritt 7.1
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 7.2
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 7.3
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 7.4
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 7.5
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 8
Faktorisiere die linke Seite der Gleichung.
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Schritt 8.1
Gruppiere die Terme um.
Schritt 8.2
Faktorisiere aus heraus.
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Schritt 8.2.1
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 8.2.2
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 8.2.3
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 8.3
Faktorisiere aus heraus.
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Schritt 8.3.1
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 8.3.2
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 8.3.3
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 8.3.4
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 8.3.5
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 8.4
Faktorisiere.
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Schritt 8.4.1
Faktorisiere durch Gruppieren.
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Schritt 8.4.1.1
Für ein Polynom der Form schreibe den mittleren Term als eine Summe zweier Terme um, deren Produkt gleich und deren Summe gleich ist.
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Schritt 8.4.1.1.1
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 8.4.1.1.2
Schreibe um als plus
Schritt 8.4.1.1.3
Wende das Distributivgesetz an.
Schritt 8.4.1.2
Klammere den größten gemeinsamen Teiler aus jeder Gruppe aus.
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Schritt 8.4.1.2.1
Gruppiere die ersten beiden Terme und die letzten beiden Terme.
Schritt 8.4.1.2.2
Klammere den größten gemeinsamen Teiler (ggT) aus jeder Gruppe aus.
Schritt 8.4.1.3
Faktorisiere das Polynom durch Ausklammern des größten gemeinsamen Teilers, .
Schritt 8.4.2
Entferne unnötige Klammern.
Schritt 8.5
Faktorisiere aus heraus.
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Schritt 8.5.1
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 8.5.2
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 8.5.3
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 8.6
Wende das Distributivgesetz an.
Schritt 8.7
Multipliziere mit durch Addieren der Exponenten.
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Schritt 8.7.1
Mutltipliziere mit .
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Schritt 8.7.1.1
Potenziere mit .
Schritt 8.7.1.2
Wende die Exponentenregel an, um die Exponenten zu kombinieren.
Schritt 8.7.2
Addiere und .
Schritt 8.8
Bringe auf die linke Seite von .
Schritt 8.9
Stelle die Terme um.
Schritt 8.10
Faktorisiere.
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Schritt 8.10.1
Schreibe in eine faktorisierte Form um.
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Schritt 8.10.1.1
Faktorisiere mithilfe des Satzes über rationale Wurzeln.
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Schritt 8.10.1.1.1
Wenn eine Polynomfunktion ganzzahlige Koeffizienten hat, dann hat jede rationale Nullstelle die Form , wobei ein Teiler der Konstanten und ein Teiler des Leitkoeffizienten ist.
Schritt 8.10.1.1.2
Ermittle jede Kombination von . Dies sind die möglichen Wurzeln der Polynomfunktion.
Schritt 8.10.1.1.3
Setze ein und vereinfache den Ausdruck. In diesem Fall ist der Ausdruck gleich , folglich ist eine Wurzel des Polynoms.
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Schritt 8.10.1.1.3.1
Setze in das Polynom ein.
Schritt 8.10.1.1.3.2
Potenziere mit .
Schritt 8.10.1.1.3.3
Potenziere mit .
Schritt 8.10.1.1.3.4
Mutltipliziere mit .
Schritt 8.10.1.1.3.5
Subtrahiere von .
Schritt 8.10.1.1.3.6
Addiere und .
Schritt 8.10.1.1.4
Da eine bekannte Wurzel ist, dividiere das Polynom durch , um das Quotientenpolynom zu bestimmen. Dieses Polynom kann dann verwendet werden, um die restlichen Wurzeln zu finden.
Schritt 8.10.1.1.5
Dividiere durch .
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Schritt 8.10.1.1.5.1
Stelle die zu dividierenden Polynome auf. Wenn es nicht für jeden Exponenten einen Term gibt, setze einen ein mit dem Wert .
+-++
Schritt 8.10.1.1.5.2
Dividiere den Term höchster Ordnung im Dividend durch den Term höchster Ordnung im Divisor .
+-++
Schritt 8.10.1.1.5.3
Multipliziere den neuen Bruchterm mit dem Teiler.
+-++
++
Schritt 8.10.1.1.5.4
Der Ausdruck muss vom Dividenden abgezogen werden, ändere also alle Vorzeichen in
+-++
--
Schritt 8.10.1.1.5.5
Addiere nach dem Wechsel der Vorzeichen den letzten Dividenden des ausmultiplizierten Polynoms, um den neuen Dividenden zu finden.
+-++
--
-
Schritt 8.10.1.1.5.6
Ziehe die nächsten Terme vom ursprünglichen Dividenden nach unten in den aktuellen Dividenden.
+-++
--
-+
Schritt 8.10.1.1.5.7
Dividiere den Term höchster Ordnung im Dividend durch den Term höchster Ordnung im Divisor .
-
+-++
--
-+
Schritt 8.10.1.1.5.8
Multipliziere den neuen Bruchterm mit dem Teiler.
-
+-++
--
-+
--
Schritt 8.10.1.1.5.9
Der Ausdruck muss vom Dividenden abgezogen werden, ändere also alle Vorzeichen in
-
+-++
--
-+
++
Schritt 8.10.1.1.5.10
Addiere nach dem Wechsel der Vorzeichen den letzten Dividenden des ausmultiplizierten Polynoms, um den neuen Dividenden zu finden.
-
+-++
--
-+
++
+
Schritt 8.10.1.1.5.11
Ziehe die nächsten Terme vom ursprünglichen Dividenden nach unten in den aktuellen Dividenden.
-
+-++
--
-+
++
++
Schritt 8.10.1.1.5.12
Dividiere den Term höchster Ordnung im Dividend durch den Term höchster Ordnung im Divisor .
-+
+-++
--
-+
++
++
Schritt 8.10.1.1.5.13
Multipliziere den neuen Bruchterm mit dem Teiler.
-+
+-++
--
-+
++
++
++
Schritt 8.10.1.1.5.14
Der Ausdruck muss vom Dividenden abgezogen werden, ändere also alle Vorzeichen in
-+
+-++
--
-+
++
++
--
Schritt 8.10.1.1.5.15
Addiere nach dem Wechsel der Vorzeichen den letzten Dividenden des ausmultiplizierten Polynoms, um den neuen Dividenden zu finden.
-+
+-++
--
-+
++
++
--
Schritt 8.10.1.1.5.16
Da der Rest gleich ist, ist der Quotient das endgültige Ergebnis.
Schritt 8.10.1.1.6
Schreibe als eine Menge von Faktoren.
Schritt 8.10.1.2
Faktorisiere unter Verwendung der binomischen Formeln.
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Schritt 8.10.1.2.1
Schreibe als um.
Schritt 8.10.1.2.2
Überprüfe, ob der mittlere Term das Zweifache des Produkts der Zahlen ist, die im ersten Term und im dritten Term quadriert werden.
Schritt 8.10.1.2.3
Schreibe das Polynom neu.
Schritt 8.10.1.2.4
Faktorisiere mithilfe der trinomischen Formel für das perfekte Quadrat , wobei und .
Schritt 8.10.2
Entferne unnötige Klammern.
Schritt 9
Wenn irgendein einzelner Faktor auf der linken Seite der Gleichung gleich ist, dann ist der ganze Ausdruck gleich .
Schritt 10
Setze gleich und löse nach auf.
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Schritt 10.1
Setze gleich .
Schritt 10.2
Löse nach auf.
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Schritt 10.2.1
Addiere zu beiden Seiten der Gleichung.
Schritt 10.2.2
Teile jeden Ausdruck in durch und vereinfache.
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Schritt 10.2.2.1
Teile jeden Ausdruck in durch .
Schritt 10.2.2.2
Vereinfache die linke Seite.
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Schritt 10.2.2.2.1
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
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Schritt 10.2.2.2.1.1
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 10.2.2.2.1.2
Dividiere durch .
Schritt 11
Setze gleich und löse nach auf.
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Schritt 11.1
Setze gleich .
Schritt 11.2
Subtrahiere von beiden Seiten der Gleichung.
Schritt 12
Setze gleich und löse nach auf.
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Schritt 12.1
Setze gleich .
Schritt 12.2
Löse nach auf.
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Schritt 12.2.1
Setze gleich .
Schritt 12.2.2
Addiere zu beiden Seiten der Gleichung.
Schritt 13
Die endgültige Lösung sind alle Werte, die wahr machen.
Schritt 14