Основы мат. анализа Примеры

$x^{3} - 3 x^{2} - 25 x - 21$

Этап 1

Если у многочленной функции целые коэффициенты, то каждый рациональный ноль будет иметь вид $\frac{p}{q}$ , где $p$ — делитель константы, а $q$ — делитель старшего коэффициента.

$p = \pm 1, \pm 3, \pm 7, \pm 21$

$q = \pm 1$

Этап 2

Найдем все комбинации $\pm \frac{p}{q}$ . Это ― возможные корни многочлена.

$\pm 1, \pm 3, \pm 7, \pm 21$

Этап 3

Подставим возможные корни поочередно в многочлен, чтобы найти фактические корни. Упростим и убедимся, что это значение равно $0$ , значит, это корень.

${(- 1)}^{3} - 3 {(- 1)}^{2} - 25 \cdot - 1 - 21$

Этап 4

Упростим выражение. В этом случае выражение равно $0$ , поэтому $x = - 1$ является корнем многочлена.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 4.1

Упростим каждый член.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 4.1.1

Возведем $- 1$ в степень $3$ .

$- 1 - 3 {(- 1)}^{2} - 25 \cdot - 1 - 21$

Этап 4.1.2

Возведем $- 1$ в степень $2$ .

$- 1 - 3 \cdot 1 - 25 \cdot - 1 - 21$

Этап 4.1.3

Умножим $- 3$ на $1$ .

$- 1 - 3 - 25 \cdot - 1 - 21$

Этап 4.1.4

Умножим $- 25$ на $- 1$ .

$- 1 - 3 + 25 - 21$

Этап 4.2

Упростим путем сложения и вычитания.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 4.2.1

Вычтем $3$ из $- 1$ .

$- 4 + 25 - 21$

Этап 4.2.2

Добавим $- 4$ и $25$ .

$21 - 21$

Этап 4.2.3

Вычтем $21$ из $21$ .

$0$

Этап 5

Поскольку $- 1$ — известный корень, разделим многочлен на $x + 1$ , чтобы найти частное многочленов. Этот многочлен можно будет использовать, чтобы найти оставшиеся корни.

$\frac{x^{3} - 3 x^{2} - 25 x - 21}{x + 1}$

Этап 6

Затем найдем корни оставшегося многочлена. Порядок многочлена был уменьшен на $1$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.1

Поместим числа, представляющие делитель и делимое, в конфигурацию для деления.

$- 1$	$1$	$- 3$	$- 25$	$- 21$

Этап 6.2

Первое число в делимом $(1)$ помещается в первую позицию области результата (ниже горизонтальной линии).

$- 1$	$1$	$- 3$	$- 25$	$- 21$

	$1$

Этап 6.3

Умножим последний элемент в области результата $(1)$ на делитель $(- 1)$ и запишем их произведение $(- 1)$ под следующим членом делимого $(- 3)$ .

$- 1$	$1$	$- 3$	$- 25$	$- 21$
		$- 1$
	$1$

Этап 6.4

Сложим результат умножения и делимое число и поместим результат в следующую позицию в строке результатов.

$- 1$	$1$	$- 3$	$- 25$	$- 21$
		$- 1$
	$1$	$- 4$

Этап 6.5

Умножим последний элемент в области результата $(- 4)$ на делитель $(- 1)$ и запишем их произведение $(4)$ под следующим членом делимого $(- 25)$ .

$- 1$	$1$	$- 3$	$- 25$	$- 21$
		$- 1$	$4$
	$1$	$- 4$

Этап 6.6

Сложим результат умножения и делимое число и поместим результат в следующую позицию в строке результатов.

$- 1$	$1$	$- 3$	$- 25$	$- 21$
		$- 1$	$4$
	$1$	$- 4$	$- 21$

Этап 6.7

Умножим последний элемент в области результата $(- 21)$ на делитель $(- 1)$ и запишем их произведение $(21)$ под следующим членом делимого $(- 21)$ .

$- 1$	$1$	$- 3$	$- 25$	$- 21$
		$- 1$	$4$	$21$
	$1$	$- 4$	$- 21$

Этап 6.8

Сложим результат умножения и делимое число и поместим результат в следующую позицию в строке результатов.

$- 1$	$1$	$- 3$	$- 25$	$- 21$
		$- 1$	$4$	$21$
	$1$	$- 4$	$- 21$	$0$

Этап 6.9

Все числа, кроме последнего, становятся коэффициентами фактор-многочлена. Последнее значение в строке результатов — это остаток.

$1 x^{2} + - 4 x - 21$

Этап 6.10

Упростим частное многочленов.

$x^{2} - 4 x - 21$

Этап 7

Разложим $x^{2} - 4 x - 21$ на множители, используя метод группировки.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 7.1

Рассмотрим форму $x^{2} + b x + c$ . Найдем пару целых чисел, произведение которых равно $c$ , а сумма — $b$ . В данном случае произведение чисел равно $- 21$ , а сумма — $- 4$ .

$- 7, 3$

Этап 7.2

Запишем разложение на множители, используя данные целые числа.

$(x + 1) + (x - 7) (x + 3)$

$(x + 1) (x - 7) (x + 3)$

Этап 8

Разложим левую часть уравнения на множители.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 8.1

Разложим $x^{3} - 3 x^{2} - 25 x - 21$ на множители, используя теорему о рациональных корнях.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 8.1.1

$p = \pm 1, \pm 21, \pm 3, \pm 7$

$q = \pm 1$

Этап 8.1.2

Найдем все комбинации $\pm \frac{p}{q}$ . Это ― возможные корни многочлена.

$\pm 1, \pm 21, \pm 3, \pm 7$

Этап 8.1.3

Подставим $- 1$ и упростим выражение. В этом случае выражение равно $0$ , поэтому $- 1$ является корнем многочлена.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 8.1.3.1

Подставим $- 1$ в многочлен.

${(- 1)}^{3} - 3 {(- 1)}^{2} - 25 \cdot - 1 - 21$

Этап 8.1.3.2

Возведем $- 1$ в степень $3$ .

$- 1 - 3 {(- 1)}^{2} - 25 \cdot - 1 - 21$

Этап 8.1.3.3

Возведем $- 1$ в степень $2$ .

$- 1 - 3 \cdot 1 - 25 \cdot - 1 - 21$

Этап 8.1.3.4

Умножим $- 3$ на $1$ .

$- 1 - 3 - 25 \cdot - 1 - 21$

Этап 8.1.3.5

Вычтем $3$ из $- 1$ .

$- 4 - 25 \cdot - 1 - 21$

Этап 8.1.3.6

Умножим $- 25$ на $- 1$ .

$- 4 + 25 - 21$

Этап 8.1.3.7

Добавим $- 4$ и $25$ .

$21 - 21$

Этап 8.1.3.8

Вычтем $21$ из $21$ .

$0$

Этап 8.1.4

$\frac{x^{3} - 3 x^{2} - 25 x - 21}{x + 1}$

Этап 8.1.5

Разделим $x^{3} - 3 x^{2} - 25 x - 21$ на $x + 1$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 8.1.5.1

Подготовим многочлены к делению. Если слагаемые представляют не все экспоненты, добавим отсутствующий член со значением $0$ .

$x$

$1$

$x^{3}$

$3 x^{2}$

$25 x$

$21$

Этап 8.1.5.2

Разделим член с максимальной степенью в делимом $x^{3}$ на член с максимальной степенью в делителе $x$ .

					$x^{2}$
	$x$	+	$1$		$x^{3}$	-	$3 x^{2}$	-	$25 x$	-	$21$

Этап 8.1.5.3

Умножим новое частное на делитель.

				$x^{2}$
$x$	+	$1$		$x^{3}$	-	$3 x^{2}$	-	$25 x$	-	$21$
			+	$x^{3}$	+	$x^{2}$

Этап 8.1.5.4

Выражение необходимо вычесть из делимого, поэтому изменим все знаки в $x^{3} + x^{2}$ .

				$x^{2}$
$x$	+	$1$		$x^{3}$	-	$3 x^{2}$	-	$25 x$	-	$21$
			-	$x^{3}$	-	$x^{2}$

Этап 8.1.5.5

После изменения знаков добавим последнее делимое из умноженного многочлена, чтобы найти новое делимое.

				$x^{2}$
$x$	+	$1$		$x^{3}$	-	$3 x^{2}$	-	$25 x$	-	$21$
			-	$x^{3}$	-	$x^{2}$
					-	$4 x^{2}$

Этап 8.1.5.6

Вынесем следующие члены из исходного делимого в текущее делимое.

				$x^{2}$
$x$	+	$1$		$x^{3}$	-	$3 x^{2}$	-	$25 x$	-	$21$
			-	$x^{3}$	-	$x^{2}$
					-	$4 x^{2}$	-	$25 x$

Этап 8.1.5.7

Разделим член с максимальной степенью в делимом $- 4 x^{2}$ на член с максимальной степенью в делителе $x$ .

				$x^{2}$	-	$4 x$
$x$	+	$1$		$x^{3}$	-	$3 x^{2}$	-	$25 x$	-	$21$
			-	$x^{3}$	-	$x^{2}$
					-	$4 x^{2}$	-	$25 x$

Этап 8.1.5.8

Умножим новое частное на делитель.

				$x^{2}$	-	$4 x$
$x$	+	$1$		$x^{3}$	-	$3 x^{2}$	-	$25 x$	-	$21$
			-	$x^{3}$	-	$x^{2}$
					-	$4 x^{2}$	-	$25 x$
					-	$4 x^{2}$	-	$4 x$

Этап 8.1.5.9

Выражение необходимо вычесть из делимого, поэтому изменим все знаки в $- 4 x^{2} - 4 x$ .

				$x^{2}$	-	$4 x$
$x$	+	$1$		$x^{3}$	-	$3 x^{2}$	-	$25 x$	-	$21$
			-	$x^{3}$	-	$x^{2}$
					-	$4 x^{2}$	-	$25 x$
					+	$4 x^{2}$	+	$4 x$

Этап 8.1.5.10

После изменения знаков добавим последнее делимое из умноженного многочлена, чтобы найти новое делимое.

				$x^{2}$	-	$4 x$
$x$	+	$1$		$x^{3}$	-	$3 x^{2}$	-	$25 x$	-	$21$
			-	$x^{3}$	-	$x^{2}$
					-	$4 x^{2}$	-	$25 x$
					+	$4 x^{2}$	+	$4 x$
							-	$21 x$

Этап 8.1.5.11

Вынесем следующие члены из исходного делимого в текущее делимое.

				$x^{2}$	-	$4 x$
$x$	+	$1$		$x^{3}$	-	$3 x^{2}$	-	$25 x$	-	$21$
			-	$x^{3}$	-	$x^{2}$
					-	$4 x^{2}$	-	$25 x$
					+	$4 x^{2}$	+	$4 x$
							-	$21 x$	-	$21$

Этап 8.1.5.12

Разделим член с максимальной степенью в делимом $- 21 x$ на член с максимальной степенью в делителе $x$ .

				$x^{2}$	-	$4 x$	-	$21$
$x$	+	$1$		$x^{3}$	-	$3 x^{2}$	-	$25 x$	-	$21$
			-	$x^{3}$	-	$x^{2}$
					-	$4 x^{2}$	-	$25 x$
					+	$4 x^{2}$	+	$4 x$
							-	$21 x$	-	$21$

Этап 8.1.5.13

Умножим новое частное на делитель.

				$x^{2}$	-	$4 x$	-	$21$
$x$	+	$1$		$x^{3}$	-	$3 x^{2}$	-	$25 x$	-	$21$
			-	$x^{3}$	-	$x^{2}$
					-	$4 x^{2}$	-	$25 x$
					+	$4 x^{2}$	+	$4 x$
							-	$21 x$	-	$21$
							-	$21 x$	-	$21$

Этап 8.1.5.14

Выражение необходимо вычесть из делимого, поэтому изменим все знаки в $- 21 x - 21$ .

				$x^{2}$	-	$4 x$	-	$21$
$x$	+	$1$		$x^{3}$	-	$3 x^{2}$	-	$25 x$	-	$21$
			-	$x^{3}$	-	$x^{2}$
					-	$4 x^{2}$	-	$25 x$
					+	$4 x^{2}$	+	$4 x$
							-	$21 x$	-	$21$
							+	$21 x$	+	$21$

Этап 8.1.5.15

После изменения знаков добавим последнее делимое из умноженного многочлена, чтобы найти новое делимое.

				$x^{2}$	-	$4 x$	-	$21$
$x$	+	$1$		$x^{3}$	-	$3 x^{2}$	-	$25 x$	-	$21$
			-	$x^{3}$	-	$x^{2}$
					-	$4 x^{2}$	-	$25 x$
					+	$4 x^{2}$	+	$4 x$
							-	$21 x$	-	$21$
							+	$21 x$	+	$21$
										$0$

Этап 8.1.5.16

Поскольку остаток равен $0$ , окончательным ответом является частное.

$x^{2} - 4 x - 21$

Этап 8.1.6

Запишем $x^{3} - 3 x^{2} - 25 x - 21$ в виде набора множителей.

$(x + 1) (x^{2} - 4 x - 21) = 0$

Этап 8.2

Разложим $x^{2} - 4 x - 21$ на множители, используя метод группировки.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 8.2.1

Разложим $x^{2} - 4 x - 21$ на множители, используя метод группировки.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 8.2.1.1

$- 7, 3$

Этап 8.2.1.2

Запишем разложение на множители, используя данные целые числа.

$(x + 1) ((x - 7) (x + 3)) = 0$

Этап 8.2.2

Избавимся от ненужных скобок.

$(x + 1) (x - 7) (x + 3) = 0$

Этап 9

Если любой отдельный множитель в левой части уравнения равен $0$ , все выражение равно $0$ .

$x + 1 = 0$

$x - 7 = 0$

$x + 3 = 0$

Этап 10

Приравняем $x + 1$ к $0$ , затем решим относительно $x$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 10.1

Приравняем $x + 1$ к $0$ .

$x + 1 = 0$

Этап 10.2

Вычтем $1$ из обеих частей уравнения.

$x = - 1$

Этап 11

Приравняем $x - 7$ к $0$ , затем решим относительно $x$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 11.1

Приравняем $x - 7$ к $0$ .

$x - 7 = 0$

Этап 11.2

Добавим $7$ к обеим частям уравнения.

$x = 7$

Этап 12

Приравняем $x + 3$ к $0$ , затем решим относительно $x$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 12.1

Приравняем $x + 3$ к $0$ .

$x + 3 = 0$

Этап 12.2

Вычтем $3$ из обеих частей уравнения.

$x = - 3$

Этап 13

Окончательным решением являются все значения, при которых $(x + 1) (x - 7) (x + 3) = 0$ верно.

$x = - 1, 7, - 3$

Этап 14