Elementarmathematik Beispiele

$x^{3} - 9 x^{2} + 23 x - 15 = 0$

Schritt 1

Faktorisiere die linke Seite der Gleichung.

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Schritt 1.1

Faktorisiere $x^{3} - 9 x^{2} + 23 x - 15$ 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.

$p = \pm 1, \pm 15, \pm 3, \pm 5$

$q = \pm 1$

Schritt 1.1.2

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

$\pm 1, \pm 15, \pm 3, \pm 5$

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.

$1^{3} - 9 \cdot 1^{2} + 23 \cdot 1 - 15$

Schritt 1.1.3.2

Potenziere $1$ mit $3$ .

$1 - 9 \cdot 1^{2} + 23 \cdot 1 - 15$

Schritt 1.1.3.3

Potenziere $1$ mit $2$ .

$1 - 9 \cdot 1 + 23 \cdot 1 - 15$

Schritt 1.1.3.4

Mutltipliziere $- 9$ mit $1$ .

$1 - 9 + 23 \cdot 1 - 15$

Schritt 1.1.3.5

Subtrahiere $9$ von $1$ .

$- 8 + 23 \cdot 1 - 15$

Schritt 1.1.3.6

Mutltipliziere $23$ mit $1$ .

$- 8 + 23 - 15$

Schritt 1.1.3.7

Addiere $- 8$ und $23$ .

$15 - 15$

Schritt 1.1.3.8

Subtrahiere $15$ von $15$ .

$0$

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.

$\frac{x^{3} - 9 x^{2} + 23 x - 15}{x - 1}$

Schritt 1.1.5

Dividiere $x^{3} - 9 x^{2} + 23 x - 15$ 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 $0$ .

$x$

$1$

$x^{3}$

$9 x^{2}$

$23 x$

$15$

Schritt 1.1.5.2

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

					$x^{2}$
	$x$	-	$1$		$x^{3}$	-	$9 x^{2}$	+	$23 x$	-	$15$

Schritt 1.1.5.3

Multipliziere den neuen Bruchterm mit dem Teiler.

				$x^{2}$
$x$	-	$1$		$x^{3}$	-	$9 x^{2}$	+	$23 x$	-	$15$
			+	$x^{3}$	-	$x^{2}$

Schritt 1.1.5.4

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

				$x^{2}$
$x$	-	$1$		$x^{3}$	-	$9 x^{2}$	+	$23 x$	-	$15$
			-	$x^{3}$	+	$x^{2}$

Schritt 1.1.5.5

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

				$x^{2}$
$x$	-	$1$		$x^{3}$	-	$9 x^{2}$	+	$23 x$	-	$15$
			-	$x^{3}$	+	$x^{2}$
					-	$8 x^{2}$

Schritt 1.1.5.6

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

				$x^{2}$
$x$	-	$1$		$x^{3}$	-	$9 x^{2}$	+	$23 x$	-	$15$
			-	$x^{3}$	+	$x^{2}$
					-	$8 x^{2}$	+	$23 x$

Schritt 1.1.5.7

Dividiere den Term höchster Ordnung im Dividend $- 8 x^{2}$ durch den Term höchster Ordnung im Divisor $x$ .

				$x^{2}$	-	$8 x$
$x$	-	$1$		$x^{3}$	-	$9 x^{2}$	+	$23 x$	-	$15$
			-	$x^{3}$	+	$x^{2}$
					-	$8 x^{2}$	+	$23 x$

Schritt 1.1.5.8

Multipliziere den neuen Bruchterm mit dem Teiler.

				$x^{2}$	-	$8 x$
$x$	-	$1$		$x^{3}$	-	$9 x^{2}$	+	$23 x$	-	$15$
			-	$x^{3}$	+	$x^{2}$
					-	$8 x^{2}$	+	$23 x$
					-	$8 x^{2}$	+	$8 x$

Schritt 1.1.5.9

Der Ausdruck muss vom Dividenden abgezogen werden, ändere also alle Vorzeichen in $- 8 x^{2} + 8 x$

				$x^{2}$	-	$8 x$
$x$	-	$1$		$x^{3}$	-	$9 x^{2}$	+	$23 x$	-	$15$
			-	$x^{3}$	+	$x^{2}$
					-	$8 x^{2}$	+	$23 x$
					+	$8 x^{2}$	-	$8 x$

Schritt 1.1.5.10

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

				$x^{2}$	-	$8 x$
$x$	-	$1$		$x^{3}$	-	$9 x^{2}$	+	$23 x$	-	$15$
			-	$x^{3}$	+	$x^{2}$
					-	$8 x^{2}$	+	$23 x$
					+	$8 x^{2}$	-	$8 x$
							+	$15 x$

Schritt 1.1.5.11

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

				$x^{2}$	-	$8 x$
$x$	-	$1$		$x^{3}$	-	$9 x^{2}$	+	$23 x$	-	$15$
			-	$x^{3}$	+	$x^{2}$
					-	$8 x^{2}$	+	$23 x$
					+	$8 x^{2}$	-	$8 x$
							+	$15 x$	-	$15$

Schritt 1.1.5.12

Dividiere den Term höchster Ordnung im Dividend $15 x$ durch den Term höchster Ordnung im Divisor $x$ .

				$x^{2}$	-	$8 x$	+	$15$
$x$	-	$1$		$x^{3}$	-	$9 x^{2}$	+	$23 x$	-	$15$
			-	$x^{3}$	+	$x^{2}$
					-	$8 x^{2}$	+	$23 x$
					+	$8 x^{2}$	-	$8 x$
							+	$15 x$	-	$15$

Schritt 1.1.5.13

Multipliziere den neuen Bruchterm mit dem Teiler.

				$x^{2}$	-	$8 x$	+	$15$
$x$	-	$1$		$x^{3}$	-	$9 x^{2}$	+	$23 x$	-	$15$
			-	$x^{3}$	+	$x^{2}$
					-	$8 x^{2}$	+	$23 x$
					+	$8 x^{2}$	-	$8 x$
							+	$15 x$	-	$15$
							+	$15 x$	-	$15$

Schritt 1.1.5.14

Der Ausdruck muss vom Dividenden abgezogen werden, ändere also alle Vorzeichen in $15 x - 15$

				$x^{2}$	-	$8 x$	+	$15$
$x$	-	$1$		$x^{3}$	-	$9 x^{2}$	+	$23 x$	-	$15$
			-	$x^{3}$	+	$x^{2}$
					-	$8 x^{2}$	+	$23 x$
					+	$8 x^{2}$	-	$8 x$
							+	$15 x$	-	$15$
							-	$15 x$	+	$15$

Schritt 1.1.5.15

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

				$x^{2}$	-	$8 x$	+	$15$
$x$	-	$1$		$x^{3}$	-	$9 x^{2}$	+	$23 x$	-	$15$
			-	$x^{3}$	+	$x^{2}$
					-	$8 x^{2}$	+	$23 x$
					+	$8 x^{2}$	-	$8 x$
							+	$15 x$	-	$15$
							-	$15 x$	+	$15$
										$0$

Schritt 1.1.5.16

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

$x^{2} - 8 x + 15$

Schritt 1.1.6

Schreibe $x^{3} - 9 x^{2} + 23 x - 15$ als eine Menge von Faktoren.

$(x - 1) (x^{2} - 8 x + 15) = 0$

Schritt 1.2

Faktorisiere $x^{2} - 8 x + 15$ unter der Verwendung der AC-Methode.

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Schritt 1.2.1

Faktorisiere $x^{2} - 8 x + 15$ 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 $15$ und deren Summe $- 8$ ist.

$- 5, - 3$

Schritt 1.2.1.2

Schreibe die faktorisierte Form mithilfe dieser Ganzzahlen.

$(x - 1) ((x - 5) (x - 3)) = 0$

Schritt 1.2.2

Entferne unnötige Klammern.

$(x - 1) (x - 5) (x - 3) = 0$

Schritt 2

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

$x - 1 = 0$

$x - 5 = 0$

$x - 3 = 0$

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

Addiere $1$ zu beiden Seiten der Gleichung.

$x = 1$

Schritt 4

Setze $x - 5$ gleich $0$ und löse nach $x$ auf.

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Schritt 4.1

Setze $x - 5$ gleich $0$ .

$x - 5 = 0$

Schritt 4.2

Addiere $5$ zu beiden Seiten der Gleichung.

$x = 5$

Schritt 5

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

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Schritt 5.1

Setze $x - 3$ gleich $0$ .

$x - 3 = 0$

Schritt 5.2

Addiere $3$ zu beiden Seiten der Gleichung.

$x = 3$

Schritt 6

Die endgültige Lösung sind alle Werte, die $(x - 1) (x - 5) (x - 3) = 0$ wahr machen.

$x = 1, 5, 3$