微分積分学準備例

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

ステップ 1

多項式関数が整数係数をもつならば、すべての有理数0は $\frac{p}{q}$ の形をもち、 $p$ は定数の因数、 $q$ は首位係数の因数です。

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

$q = \pm 1$

ステップ 2

$\pm \frac{p}{q}$ のすべての組み合わせを求めます。これらは、多項式関数の可能な根です。

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

ステップ 3

可能な根を多項式にそれぞれ代入し、実際の根を求めます。簡約し、値が $0$ か、つまり根であるか確認します。

${(2)}^{4} - 3 {(2)}^{2} - 4$

ステップ 4

式を簡約します。この場合、式は $0$ に等しくなり、 $x = 2$ は多項式の根です。

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ステップ 4.1

各項を簡約します。

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ステップ 4.1.1

$2$ を $4$ 乗します。

$16 - 3 {(2)}^{2} - 4$

ステップ 4.1.2

$2$ を $2$ 乗します。

$16 - 3 \cdot 4 - 4$

ステップ 4.1.3

$- 3$ に $4$ をかけます。

$16 - 12 - 4$

ステップ 4.2

数を引いて簡約します。

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ステップ 4.2.1

$16$ から $12$ を引きます。

$4 - 4$

ステップ 4.2.2

$4$ から $4$ を引きます。

$0$

ステップ 5

$2$ は既知の根なので、多項式を $x - 2$ で割り、多項式の商を求めます。この多項式は他の根を求めるために利用できます。

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

ステップ 6

次に、残りの多項式の根を求めます。多項式の次数は $1$ で約分しています。

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ステップ 6.1

除数と被除数を表す数を除法のような配置にします。

$2$	$1$	$0$	$- 3$	$0$	$- 4$

ステップ 6.2

被除数 $(1)$ の1番目の数を、結果領域の第1位（水平線の下）に置きます。

$2$	$1$	$0$	$- 3$	$0$	$- 4$

	$1$

ステップ 6.3

結果 $(1)$ の最新の項目に除数 $(2)$ を掛け、 $(2)$ の結果を被除数 $(0)$ の隣の項の下に置きます。

$2$	$1$	$0$	$- 3$	$0$	$- 4$
		$2$
	$1$

ステップ 6.4

かけ算の積とわり算した数をたし、結果行の次の位置に結果を記入します。

$2$	$1$	$0$	$- 3$	$0$	$- 4$
		$2$
	$1$	$2$

ステップ 6.5

結果 $(2)$ の最新の項目に除数 $(2)$ を掛け、 $(4)$ の結果を被除数 $(- 3)$ の隣の項の下に置きます。

$2$	$1$	$0$	$- 3$	$0$	$- 4$
		$2$	$4$
	$1$	$2$

ステップ 6.6

かけ算の積とわり算した数をたし、結果行の次の位置に結果を記入します。

$2$	$1$	$0$	$- 3$	$0$	$- 4$
		$2$	$4$
	$1$	$2$	$1$

ステップ 6.7

結果 $(1)$ の最新の項目に除数 $(2)$ を掛け、 $(2)$ の結果を被除数 $(0)$ の隣の項の下に置きます。

$2$	$1$	$0$	$- 3$	$0$	$- 4$
		$2$	$4$	$2$
	$1$	$2$	$1$

ステップ 6.8

かけ算の積とわり算した数をたし、結果行の次の位置に結果を記入します。

$2$	$1$	$0$	$- 3$	$0$	$- 4$
		$2$	$4$	$2$
	$1$	$2$	$1$	$2$

ステップ 6.9

結果 $(2)$ の最新の項目に除数 $(2)$ を掛け、 $(4)$ の結果を被除数 $(- 4)$ の隣の項の下に置きます。

$2$	$1$	$0$	$- 3$	$0$	$- 4$
		$2$	$4$	$2$	$4$
	$1$	$2$	$1$	$2$

ステップ 6.10

かけ算の積とわり算した数をたし、結果行の次の位置に結果を記入します。

$2$	$1$	$0$	$- 3$	$0$	$- 4$
		$2$	$4$	$2$	$4$
	$1$	$2$	$1$	$2$	$0$

ステップ 6.11

最後の数以外のすべての数は、商の多項式の係数になります。結果行の最後の値は余りです。

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

ステップ 6.12

商の多項式を簡約します。

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

ステップ 7

各群から最大公約数を因数分解します。

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ステップ 7.1

前の2項と後ろの2項をまとめます。

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

ステップ 7.2

各群から最大公約数を因数分解します。

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

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

ステップ 8

最大公約数 $x + 2$ を因数分解して、多項式を因数分解します。

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

ステップ 9

$u = x^{2}$ を方程式に代入します。これにより二次方程式の解の公式を利用しやすくします。

$u^{2} - 3 u - 4 = 0$

$u = x^{2}$

ステップ 10

たすき掛けを利用して $u^{2} - 3 u - 4$ を因数分解します。

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ステップ 10.1

$x^{2} + b x + c$ の形式を考えます。積が $c$ で和が $b$ である整数の組を求めます。このとき、その積が $- 4$ で、その和が $- 3$ です。

$- 4, 1$

ステップ 10.2

この整数を利用して因数分解の形を書きます。

$(u - 4) (u + 1) = 0$

ステップ 11

方程式の左辺の個々の因数が $0$ と等しいならば、式全体は $0$ と等しくなります。

$u - 4 = 0$

$u + 1 = 0$

ステップ 12

$u - 4$ を $0$ に等しくし、 $u$ を解きます。

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ステップ 12.1

$u - 4$ が $0$ に等しいとします。

$u - 4 = 0$

ステップ 12.2

方程式の両辺に $4$ を足します。

$u = 4$

ステップ 13

$u + 1$ を $0$ に等しくし、 $u$ を解きます。

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ステップ 13.1

$u + 1$ が $0$ に等しいとします。

$u + 1 = 0$

ステップ 13.2

方程式の両辺から $1$ を引きます。

$u = - 1$

ステップ 14

最終解は $(u - 4) (u + 1) = 0$ を真にするすべての値です。

$u = 4, - 1$

ステップ 15

$u = x^{2}$ の実数を解いた方程式に代入して戻します。

$x^{2} = 4$

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

ステップ 16

$x$ について第1方程式を解きます。

$x^{2} = 4$

ステップ 17

$x$ について方程式を解きます。

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ステップ 17.1

Take the specified root of both sides of the equation to eliminate the exponent on the left side.

$x = \pm \sqrt{4}$

ステップ 17.2

$\pm \sqrt{4}$ を簡約します。

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ステップ 17.2.1

$4$ を $2^{2}$ に書き換えます。

$x = \pm \sqrt{2^{2}}$

ステップ 17.2.2

正の実数と仮定して、累乗根の下から項を取り出します。

$x = \pm 2$

ステップ 17.3

完全解は、解の正と負の部分の両方の計算結果です。

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ステップ 17.3.1

まず、 $\pm$ の正の数を利用し、1番目の解を求めます。

$x = 2$

ステップ 17.3.2

次に、 $\pm$ の負の値を利用し。2番目の解を求めます。

$x = - 2$

ステップ 17.3.3

完全解は、解の正と負の部分の両方の計算結果です。

$x = 2, - 2$

ステップ 18

$x$ について二次方程式を解きます。

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

ステップ 19

$x$ について方程式を解きます。

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ステップ 19.1

括弧を削除します。

$x^{2} = - 1$

ステップ 19.2

Take the specified root of both sides of the equation to eliminate the exponent on the left side.

$x = \pm \sqrt{- 1}$

ステップ 19.3

$\sqrt{- 1}$ を $i$ に書き換えます。

$x = \pm i$

ステップ 19.4

完全解は、解の正と負の部分の両方の計算結果です。

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ステップ 19.4.1

まず、 $\pm$ の正の数を利用し、1番目の解を求めます。

$x = i$

ステップ 19.4.2

次に、 $\pm$ の負の値を利用し。2番目の解を求めます。

$x = - i$

ステップ 19.4.3

完全解は、解の正と負の部分の両方の計算結果です。

$x = i, - i$

ステップ 20

$x^{4} - 3 x^{2} - 4 = 0$ の解は $x = 2, - 2, i, - i$ です。

$x = 2, - 2, i, - i$

ステップ 21

微分積分学準備 例

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