有限数学示例

$y = x^{3} - 4 x^{2} - 11 x + 30$

解题步骤 1

将 $x^{3} - 4 x^{2} - 11 x + 30$ 设为等于 $0$ 。

$x^{3} - 4 x^{2} - 11 x + 30 = 0$

解题步骤 2

求解 $x$ 。

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解题步骤 2.1

对方程左边进行因式分解。

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解题步骤 2.1.1

使用有理根检验法因式分解 $x^{3} - 4 x^{2} - 11 x + 30$ 。

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解题步骤 2.1.1.1

如果一个多项式函数的各项系数都为整数，则每个有理零点应为 $\frac{p}{q}$ 的形式，其中 $p$ 为常数的因数，而 $q$ 为首项系数的因数。

$p = \pm 1, \pm 30, \pm 2, \pm 15, \pm 3, \pm 10, \pm 5, \pm 6$

$q = \pm 1$

解题步骤 2.1.1.2

求 $\pm \frac{p}{q}$ 的所有组合。这些将是多项式函数的可能根。

$\pm 1, \pm 30, \pm 2, \pm 15, \pm 3, \pm 10, \pm 5, \pm 6$

解题步骤 2.1.1.3

代入 $2$ 并化简表达式。在本例中，表达式等于 $0$ ，所以 $2$ 是多项式的根。

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解题步骤 2.1.1.3.1

将 $2$ 代入多项式。

$2^{3} - 4 \cdot 2^{2} - 11 \cdot 2 + 30$

解题步骤 2.1.1.3.2

对 $2$ 进行 $3$ 次方运算。

$8 - 4 \cdot 2^{2} - 11 \cdot 2 + 30$

解题步骤 2.1.1.3.3

对 $2$ 进行 $2$ 次方运算。

$8 - 4 \cdot 4 - 11 \cdot 2 + 30$

解题步骤 2.1.1.3.4

将 $- 4$ 乘以 $4$ 。

$8 - 16 - 11 \cdot 2 + 30$

解题步骤 2.1.1.3.5

从 $8$ 中减去 $16$ 。

$- 8 - 11 \cdot 2 + 30$

解题步骤 2.1.1.3.6

将 $- 11$ 乘以 $2$ 。

$- 8 - 22 + 30$

解题步骤 2.1.1.3.7

从 $- 8$ 中减去 $22$ 。

$- 30 + 30$

解题步骤 2.1.1.3.8

将 $- 30$ 和 $30$ 相加。

$0$

解题步骤 2.1.1.4

因为 $2$ 是一个已知的根，所以将多项式除以 $x - 2$ 求商式。得到的多项式之后可以用来求其余的根。

$\frac{x^{3} - 4 x^{2} - 11 x + 30}{x - 2}$

解题步骤 2.1.1.5

用 $x^{3} - 4 x^{2} - 11 x + 30$ 除以 $x - 2$ 。

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解题步骤 2.1.1.5.1

建立要用于相除的多项式。如果不是对于所有指数都有对应的项，则插入带 $0$ 值的项。

$x$

$2$

$x^{3}$

$4 x^{2}$

$11 x$

$30$

解题步骤 2.1.1.5.2

将被除数中的最高阶项 $x^{3}$ 除以除数中的最高阶项 $x$ 。

					$x^{2}$
	$x$	-	$2$		$x^{3}$	-	$4 x^{2}$	-	$11 x$	+	$30$

解题步骤 2.1.1.5.3

将新的商式项乘以除数。

				$x^{2}$
$x$	-	$2$		$x^{3}$	-	$4 x^{2}$	-	$11 x$	+	$30$
			+	$x^{3}$	-	$2 x^{2}$

解题步骤 2.1.1.5.4

因为要从被除数中减去该表达式，所以应改变 $x^{3} - 2 x^{2}$ 中的所有符号

				$x^{2}$
$x$	-	$2$		$x^{3}$	-	$4 x^{2}$	-	$11 x$	+	$30$
			-	$x^{3}$	+	$2 x^{2}$

解题步骤 2.1.1.5.5

改变符号后，将相乘所得的多项式和最后的被除数相加，得到新的被除数。

				$x^{2}$
$x$	-	$2$		$x^{3}$	-	$4 x^{2}$	-	$11 x$	+	$30$
			-	$x^{3}$	+	$2 x^{2}$
					-	$2 x^{2}$

解题步骤 2.1.1.5.6

从原来的被除数向下提取下一项到当前被除数中。

				$x^{2}$
$x$	-	$2$		$x^{3}$	-	$4 x^{2}$	-	$11 x$	+	$30$
			-	$x^{3}$	+	$2 x^{2}$
					-	$2 x^{2}$	-	$11 x$

解题步骤 2.1.1.5.7

将被除数中的最高阶项 $- 2 x^{2}$ 除以除数中的最高阶项 $x$ 。

				$x^{2}$	-	$2 x$
$x$	-	$2$		$x^{3}$	-	$4 x^{2}$	-	$11 x$	+	$30$
			-	$x^{3}$	+	$2 x^{2}$
					-	$2 x^{2}$	-	$11 x$

解题步骤 2.1.1.5.8

将新的商式项乘以除数。

				$x^{2}$	-	$2 x$
$x$	-	$2$		$x^{3}$	-	$4 x^{2}$	-	$11 x$	+	$30$
			-	$x^{3}$	+	$2 x^{2}$
					-	$2 x^{2}$	-	$11 x$
					-	$2 x^{2}$	+	$4 x$

解题步骤 2.1.1.5.9

因为要从被除数中减去该表达式，所以应改变 $- 2 x^{2} + 4 x$ 中的所有符号

				$x^{2}$	-	$2 x$
$x$	-	$2$		$x^{3}$	-	$4 x^{2}$	-	$11 x$	+	$30$
			-	$x^{3}$	+	$2 x^{2}$
					-	$2 x^{2}$	-	$11 x$
					+	$2 x^{2}$	-	$4 x$

解题步骤 2.1.1.5.10

改变符号后，将相乘所得的多项式和最后的被除数相加，得到新的被除数。

				$x^{2}$	-	$2 x$
$x$	-	$2$		$x^{3}$	-	$4 x^{2}$	-	$11 x$	+	$30$
			-	$x^{3}$	+	$2 x^{2}$
					-	$2 x^{2}$	-	$11 x$
					+	$2 x^{2}$	-	$4 x$
							-	$15 x$

解题步骤 2.1.1.5.11

从原来的被除数向下提取下一项到当前被除数中。

				$x^{2}$	-	$2 x$
$x$	-	$2$		$x^{3}$	-	$4 x^{2}$	-	$11 x$	+	$30$
			-	$x^{3}$	+	$2 x^{2}$
					-	$2 x^{2}$	-	$11 x$
					+	$2 x^{2}$	-	$4 x$
							-	$15 x$	+	$30$

解题步骤 2.1.1.5.12

将被除数中的最高阶项 $- 15 x$ 除以除数中的最高阶项 $x$ 。

				$x^{2}$	-	$2 x$	-	$15$
$x$	-	$2$		$x^{3}$	-	$4 x^{2}$	-	$11 x$	+	$30$
			-	$x^{3}$	+	$2 x^{2}$
					-	$2 x^{2}$	-	$11 x$
					+	$2 x^{2}$	-	$4 x$
							-	$15 x$	+	$30$

解题步骤 2.1.1.5.13

将新的商式项乘以除数。

				$x^{2}$	-	$2 x$	-	$15$
$x$	-	$2$		$x^{3}$	-	$4 x^{2}$	-	$11 x$	+	$30$
			-	$x^{3}$	+	$2 x^{2}$
					-	$2 x^{2}$	-	$11 x$
					+	$2 x^{2}$	-	$4 x$
							-	$15 x$	+	$30$
							-	$15 x$	+	$30$

解题步骤 2.1.1.5.14

因为要从被除数中减去该表达式，所以应改变 $- 15 x + 30$ 中的所有符号

				$x^{2}$	-	$2 x$	-	$15$
$x$	-	$2$		$x^{3}$	-	$4 x^{2}$	-	$11 x$	+	$30$
			-	$x^{3}$	+	$2 x^{2}$
					-	$2 x^{2}$	-	$11 x$
					+	$2 x^{2}$	-	$4 x$
							-	$15 x$	+	$30$
							+	$15 x$	-	$30$

解题步骤 2.1.1.5.15

改变符号后，将相乘所得的多项式和最后的被除数相加，得到新的被除数。

				$x^{2}$	-	$2 x$	-	$15$
$x$	-	$2$		$x^{3}$	-	$4 x^{2}$	-	$11 x$	+	$30$
			-	$x^{3}$	+	$2 x^{2}$
					-	$2 x^{2}$	-	$11 x$
					+	$2 x^{2}$	-	$4 x$
							-	$15 x$	+	$30$
							+	$15 x$	-	$30$
										$0$

解题步骤 2.1.1.5.16

因为余数为 $0$ ，所以最终答案是商。

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

解题步骤 2.1.1.6

将 $x^{3} - 4 x^{2} - 11 x + 30$ 书写为因数的集合。

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

解题步骤 2.1.2

使用 AC 法来对 $x^{2} - 2 x - 15$ 进行因式分解。

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解题步骤 2.1.2.1

使用 AC 法来对 $x^{2} - 2 x - 15$ 进行因式分解。

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解题步骤 2.1.2.1.1

思考一下 $x^{2} + b x + c$ 这种形式。找出一对整数，其积为 $c$ ，且和为 $b$ 。在本例中，其积即为 $- 15$ ，和为 $- 2$ 。

$- 5, 3$

解题步骤 2.1.2.1.2

使用这些整数书写分数形式。

$(x - 2) ((x - 5) (x + 3)) = 0$

解题步骤 2.1.2.2

去掉多余的括号。

$(x - 2) (x - 5) (x + 3) = 0$

解题步骤 2.2

如果等式左侧的任一因数等于 $0$ ，则整个表达式将等于 $0$ 。

$x - 2 = 0$

$x - 5 = 0$

$x + 3 = 0$

解题步骤 2.3

将 $x - 2$ 设为等于 $0$ 并求解 $x$ 。

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解题步骤 2.3.1

将 $x - 2$ 设为等于 $0$ 。

$x - 2 = 0$

解题步骤 2.3.2

在等式两边都加上 $2$ 。

$x = 2$

解题步骤 2.4

将 $x - 5$ 设为等于 $0$ 并求解 $x$ 。

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解题步骤 2.4.1

将 $x - 5$ 设为等于 $0$ 。

$x - 5 = 0$

解题步骤 2.4.2

在等式两边都加上 $5$ 。

$x = 5$

解题步骤 2.5

将 $x + 3$ 设为等于 $0$ 并求解 $x$ 。

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解题步骤 2.5.1

将 $x + 3$ 设为等于 $0$ 。

$x + 3 = 0$

解题步骤 2.5.2

从等式两边同时减去 $3$ 。

$x = - 3$

解题步骤 2.6

最终解为使 $(x - 2) (x - 5) (x + 3) = 0$ 成立的所有值。根的重数为根出现的次数。

$x = 2$ ( $1$ 的倍数)

$x = 5$ ( $1$ 的倍数)

$x = - 3$ ( $1$ 的倍数)

$x = 2$ ( $1$ 的倍数)

$x = 5$ ( $1$ 的倍数)

$x = - 3$ ( $1$ 的倍数)

解题步骤 3

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