Elementarmathematik Beispiele

$x^{4} - x^{3} - 2 x - 4$

Schritt 1

Faktorisiere $x^{4} - x^{3} - 2 x - 4$ mithilfe des Satzes über rationale Wurzeln.

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Schritt 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.

$p = \pm 1, \pm 4, \pm 2$

$q = \pm 1$

Schritt 1.2

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

$\pm 1, \pm 4, \pm 2$

Schritt 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 1.3.1

Setze $- 1$ in das Polynom ein.

${(- 1)}^{4} - {(- 1)}^{3} - 2 \cdot - 1 - 4$

Schritt 1.3.2

Potenziere $- 1$ mit $4$ .

$1 - {(- 1)}^{3} - 2 \cdot - 1 - 4$

Schritt 1.3.3

Potenziere $- 1$ mit $3$ .

$1 - - 1 - 2 \cdot - 1 - 4$

Schritt 1.3.4

Mutltipliziere $- 1$ mit $- 1$ .

$1 + 1 - 2 \cdot - 1 - 4$

Schritt 1.3.5

Addiere $1$ und $1$ .

$2 - 2 \cdot - 1 - 4$

Schritt 1.3.6

Mutltipliziere $- 2$ mit $- 1$ .

$2 + 2 - 4$

Schritt 1.3.7

Addiere $2$ und $2$ .

$4 - 4$

Schritt 1.3.8

Subtrahiere $4$ von $4$ .

$0$

Schritt 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.

$\frac{x^{4} - x^{3} - 2 x - 4}{x + 1}$

Schritt 1.5

Dividiere $x^{4} - x^{3} - 2 x - 4$ durch $x + 1$ .

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Schritt 1.5.1

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

$x$

$1$

$x^{4}$

$x^{3}$

$0 x^{2}$

$2 x$

$4$

Schritt 1.5.2

Dividiere den Term höchster Ordnung im Dividend $x^{4}$ durch den Term höchster Ordnung im Divisor $x$ .

$x^{3}$

$x$

$1$

$x^{4}$

$x^{3}$

$0 x^{2}$

$2 x$

$4$

Schritt 1.5.3

Multipliziere den neuen Bruchterm mit dem Teiler.

$x^{3}$

$x$

$1$

$x^{4}$

$x^{3}$

$0 x^{2}$

$2 x$

$4$

$x^{4}$

$x^{3}$

Schritt 1.5.4

Der Ausdruck muss vom Dividenden abgezogen werden, ändere also alle Vorzeichen in $x^{4} + x^{3}$

				$x^{3}$
$x$	+	$1$		$x^{4}$	-	$x^{3}$	+	$0 x^{2}$	-	$2 x$	-	$4$
			-	$x^{4}$	-	$x^{3}$

Schritt 1.5.5

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

				$x^{3}$
$x$	+	$1$		$x^{4}$	-	$x^{3}$	+	$0 x^{2}$	-	$2 x$	-	$4$
			-	$x^{4}$	-	$x^{3}$
					-	$2 x^{3}$

Schritt 1.5.6

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

$x^{3}$

$x$

$1$

$x^{4}$

$x^{3}$

$0 x^{2}$

$2 x$

$4$

$x^{4}$

$x^{3}$

$2 x^{3}$

$0 x^{2}$

Schritt 1.5.7

Dividiere den Term höchster Ordnung im Dividend $- 2 x^{3}$ durch den Term höchster Ordnung im Divisor $x$ .

$x^{3}$

$2 x^{2}$

$x$

$1$

$x^{4}$

$x^{3}$

$0 x^{2}$

$2 x$

$4$

$x^{4}$

$x^{3}$

$2 x^{3}$

$0 x^{2}$

Schritt 1.5.8

Multipliziere den neuen Bruchterm mit dem Teiler.

				$x^{3}$	-	$2 x^{2}$
$x$	+	$1$		$x^{4}$	-	$x^{3}$	+	$0 x^{2}$	-	$2 x$	-	$4$
			-	$x^{4}$	-	$x^{3}$
					-	$2 x^{3}$	+	$0 x^{2}$
					-	$2 x^{3}$	-	$2 x^{2}$

Schritt 1.5.9

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

$x^{3}$

$2 x^{2}$

$x$

$1$

$x^{4}$

$x^{3}$

$0 x^{2}$

$2 x$

$4$

$x^{4}$

$x^{3}$

$2 x^{3}$

$0 x^{2}$

$2 x^{3}$

$2 x^{2}$

Schritt 1.5.10

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

$x^{3}$

$2 x^{2}$

$x$

$1$

$x^{4}$

$x^{3}$

$0 x^{2}$

$2 x$

$4$

$x^{4}$

$x^{3}$

$2 x^{3}$

$0 x^{2}$

$2 x^{3}$

$2 x^{2}$

Schritt 1.5.11

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

$x^{3}$

$2 x^{2}$

$x$

$1$

$x^{4}$

$x^{3}$

$0 x^{2}$

$2 x$

$4$

$x^{4}$

$x^{3}$

$2 x^{3}$

$0 x^{2}$

$2 x^{3}$

$2 x^{2}$

$2 x$

Schritt 1.5.12

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

$x^{3}$

$2 x^{2}$

$2 x$

$x$

$1$

$x^{4}$

$x^{3}$

$0 x^{2}$

$2 x$

$4$

$x^{4}$

$x^{3}$

$2 x^{3}$

$0 x^{2}$

$2 x^{3}$

$2 x^{2}$

$2 x$

Schritt 1.5.13

Multipliziere den neuen Bruchterm mit dem Teiler.

$x^{3}$

$2 x^{2}$

$2 x$

$x$

$1$

$x^{4}$

$x^{3}$

$0 x^{2}$

$2 x$

$4$

$x^{4}$

$x^{3}$

$2 x^{3}$

$0 x^{2}$

$2 x^{3}$

$2 x^{2}$

$2 x$

$2 x^{2}$

$2 x$

Schritt 1.5.14

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

$x^{3}$

$2 x^{2}$

$2 x$

$x$

$1$

$x^{4}$

$x^{3}$

$0 x^{2}$

$2 x$

$4$

$x^{4}$

$x^{3}$

$2 x^{3}$

$0 x^{2}$

$2 x^{3}$

$2 x^{2}$

$2 x$

$2 x^{2}$

$2 x$

Schritt 1.5.15

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

$x^{3}$

$2 x^{2}$

$2 x$

$x$

$1$

$x^{4}$

$x^{3}$

$0 x^{2}$

$2 x$

$4$

$x^{4}$

$x^{3}$

$2 x^{3}$

$0 x^{2}$

$2 x^{3}$

$2 x^{2}$

$2 x$

$2 x^{2}$

$2 x$

$4 x$

Schritt 1.5.16

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

$x^{3}$

$2 x^{2}$

$2 x$

$x$

$1$

$x^{4}$

$x^{3}$

$0 x^{2}$

$2 x$

$4$

$x^{4}$

$x^{3}$

$2 x^{3}$

$0 x^{2}$

$2 x^{3}$

$2 x^{2}$

$2 x$

$2 x^{2}$

$2 x$

$4 x$

$4$

Schritt 1.5.17

Dividiere den Term höchster Ordnung im Dividend $- 4 x$ durch den Term höchster Ordnung im Divisor $x$ .

$x^{3}$

$2 x^{2}$

$2 x$

$4$

$x$

$1$

$x^{4}$

$x^{3}$

$0 x^{2}$

$2 x$

$4$

$x^{4}$

$x^{3}$

$2 x^{3}$

$0 x^{2}$

$2 x^{3}$

$2 x^{2}$

$2 x$

$2 x^{2}$

$2 x$

$4 x$

$4$

Schritt 1.5.18

Multipliziere den neuen Bruchterm mit dem Teiler.

				$x^{3}$	-	$2 x^{2}$	+	$2 x$	-	$4$
$x$	+	$1$		$x^{4}$	-	$x^{3}$	+	$0 x^{2}$	-	$2 x$	-	$4$
			-	$x^{4}$	-	$x^{3}$
					-	$2 x^{3}$	+	$0 x^{2}$
					+	$2 x^{3}$	+	$2 x^{2}$
							+	$2 x^{2}$	-	$2 x$
							-	$2 x^{2}$	-	$2 x$
									-	$4 x$	-	$4$
									-	$4 x$	-	$4$

Schritt 1.5.19

Der Ausdruck muss vom Dividenden abgezogen werden, ändere also alle Vorzeichen in $- 4 x - 4$

$x^{3}$

$2 x^{2}$

$2 x$

$4$

$x$

$1$

$x^{4}$

$x^{3}$

$0 x^{2}$

$2 x$

$4$

$x^{4}$

$x^{3}$

$2 x^{3}$

$0 x^{2}$

$2 x^{3}$

$2 x^{2}$

$2 x$

$2 x^{2}$

$2 x$

$4 x$

$4$

$4 x$

$4$

Schritt 1.5.20

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

$x^{3}$

$2 x^{2}$

$2 x$

$4$

$x$

$1$

$x^{4}$

$x^{3}$

$0 x^{2}$

$2 x$

$4$

$x^{4}$

$x^{3}$

$2 x^{3}$

$0 x^{2}$

$2 x^{3}$

$2 x^{2}$

$2 x$

$2 x^{2}$

$2 x$

$4 x$

$4$

$4 x$

$4$

$0$

Schritt 1.5.21

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

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

Schritt 1.6

Schreibe $x^{4} - x^{3} - 2 x - 4$ als eine Menge von Faktoren.

$(x + 1) (x^{3} - 2 x^{2} + 2 x - 4)$

Schritt 2

Klammere den größten gemeinsamen Teiler aus jeder Gruppe aus.

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Schritt 2.1

Gruppiere die ersten beiden Terme und die letzten beiden Terme.

$(x + 1) ((x^{3} - 2 x^{2}) + 2 x - 4)$

Schritt 2.2

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

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

Schritt 3

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

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Schritt 3.1

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

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

Schritt 3.2

Entferne unnötige Klammern.

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