Hopp til innhald
Nynorsk

Fag

Oppgåve

Bruk av polynomdivisjon. Faktorisering og likningar

Her kan du øve på å bruke polynomdivisjon til å løyse likningar og til å forenkle rasjonale uttrykk. Nedst på sida kan du laste ned oppgåvene som Word- og pdf-dokument.

Oppgåve 1

Vi har gitt polynomet Px=6x3+5x2-2x-1.

a) Vis at x=-1 er eitt av nullpunkta til Px.

Løysing

Vi set inn x=-1 i Px:

P-1 = 6·-13+5·-12-2·-1-1= -6+5+2-1= 0

b) Løys likninga P(x)=0.

Løysing

Vi har frå oppgåve a) at x=-1 er éi løysing av likninga, og dermed at x+1 er ein faktor i Px. Vi utfører polynomdivisjon:

   6x3+5x2-2x-1:x+1=6x2-x-1-6x3+6x2                           -x2-2x-1        --x2+x                            -x-1                  -(-x-1)                                 0

Vi finn dei to siste løysingane ved hjelp av abc-formelen:

x =--1±-12-4·6·-12·6= 1±2512= 1±512x = 1+512=612=12              x=1-512=-412=-13

Løysingane på likninga er

x=-1    x=12    x=-13

c) Vis at produktet av koeffisienten til x3, 6, og dei tre nullpunkta til Px er lik 1.

Løysing

6·12·-13·-1 = 6·1·-1·-12·3=66=1

d) Vis at dersom eit tredjegradspolynom på forma ax3+bx2+cx+d har tre nullpunkt, x1, x2 og x3, vil a·x1·x2·x3=-d.

Løysing

Vi tek utgangspunkt i den faktoriserte forma av det generelle tredjegradspolynomet og reknar oss fram:

Px = ax-x1x-x2x-x3= ax3+x3-x2-x1x2+x2x3+x1x2+x1x3x-x1x2x3= ax3+ax3-x2-x1x2+ax2x3+x1x2+x1x3x-ax1x2x3

Vi har at dette uttrykket må vere lik det ufaktoriserte uttrykket, og dersom vi ser på det siste leddet, har vi at d=-ax1x2x3, som gir oss det vi skulle vise.

e) Undersøk om samanhengen i oppgåve d) gjeld for fjerdegradspolynom og femtegradspolynom.

Tips til oppgåva

Kanskje det ikkje er nødvendig å rekne ut heile polynomet?

Løysing

Dersom vi ser på utrekningane i oppgåve d), ser vi at alle ledda utanom det aller siste vil innehalde x i ein eller annan potens. Berre det siste leddet vil berre innehalde nullpunkta og a.

Vi ser først på fjerdegradspolynomet:

ax4+bx3+cx2+dx+e = ax-x1x-x2x-x3x-x4

Det siste leddet vil bli

a·-x1·-x2·-x3·-x4=ax1x2x3x4

Så ser vi på femtegradspolynomet:

ax5+bx4+cx3+dx2+ex+f=ax-x1x-x2x-x3x-x4x-x5

Det siste leddet vil bli

a·-x1·-x2·-x3·-x4·-x5=-ax1x2x3x4x5

Vi ser at for fjerdegradspolynomet blir det siste leddet lik konstantleddet e, mens i femtegradspolynomet blir det som i tredjegradspolynomet: Det siste leddet blir lik det motsette av konstantleddet.

Oppgåve 2

Forkort dei rasjonale uttrykka så mykje som mogleg.

a) x3-4x2+9x-3

Løysing

Vi undersøker om teljaren er deleleg med x-3. Dersom teljaren er deleleg med (x-3), vil polynomet x3-4x2+9 vere lik 0 når x=3. Vi set inn x=3 og reknar ut:

33-4·32+9=27-36+9=0

Svaret vart 0, og polynomdivisjonen vil gå opp.

   x3-4x2+0x+9:x-3=x2-x-3-x3-3x2                         -x2+0x+9     --x2+3x                       -3x+9             --3x+9                                0

Vi får

x3-4x2+9x-3=x-3x2-x-3x-3=x2-x-3

b) 3x3-5x2-42x2-4x

Løysing

Vi faktoriserer nemnaren 2x2-4x=2x(x-2). Vi sjekkar først om teljaren kan delast på ein av faktorane i nemnaren. Vi ser at teljaren ikkje kan blir 0 ved å setje inn x=0 , så den einaste moglegheita for forkorting er faktoren (x-2). Dersom teljaren er deleleg med (x-2), vil teljaren bli 0 når vi set inn x=2:

3·23-5·22-4=24-20-4=0

Då veit vi at polynomdivisjonen vil gå opp.

   3x3-5x2+0x-4:x-2=3x2+x+2-3x3-6x2                               x2+0x-4      --x2-2x                            2x-4                 -2x-4                                 0

Vi har faktorisert tredjegradspolynomet i teljaren og funne at 3x3-5x2-4=(x-2)(3x2+x+2). Vi kan no forkorte brøken.

3x3-5x2-42x2-4x=(x-2)(3x2+x+2)2xx-2=3x2+x+22x

c) x3+x2-9x-9x2-9

Løysing

Nemnaren kan faktoriserast ved hjelp av konjugatsetninga.

x2-9=(x-3)(x+3)

x3+x2-9x-9x2-9=x3+x2-9x-9(x-3)(x+3)

Vi sjekkar om teljaren kan delast på ein av faktorane i nemnaren. Vi prøver (x-3):

33+32-9·3-9=27+9-27-9=0

Då veit vi at polynomdivisjonen vil gå opp:

   x3+x2-9x-9:x-3=x2+4x+3-x3-3x2                         4x2-9x-9     -4x2-12x                         3x-9              -3x-9                                0

No har vi  x3+x2-9x-9x2-9=(x-3)(x2+4x+3)(x-3)(x+3).

Vi faktoriserer x2+4x+3:

 x2+4x+3=(x+1)(x+3)

Vi kan no forkorte brøken:

x3+x2-9x-9x2-9=(x-3)(x+3)(x+1)(x-3)(x+3)=x+1

Oppgåve 3

Utfør polynomdivisjon og faktoriser polynoma i lineære faktorar.

a) (x3-6x2+11x-6):(x-1)

Løysing

   x3-6x2+11x-6:x-1=x2-5x+6-x3-x2                          -5x2+11x-6   --5x2+5x                             6x-6                 -6x-6                                 0

Divisjonen gjekk opp. Det betyr at x3-6x2+11x-6=(x2-5x+6)(x-1).

Tredjegradspolynomet er dermed faktorisert i eit andregradspolynom og eit førstegradspolynom. Vi kan faktorisere andregradspolynomet ved hjelp av nullpunktsetninga:

x2-5x+6=(x-2)(x-3)

Den ferdige faktoriseringa blir

x3-6x2+11x-6=(x-1)(x-2)(x-3)

b) (6x3+x2-9x-4):(2x+1)

Løysing

   6x3+x2-9x-4:2x+1=3x2-x-4-6x3+3x2                            -2x2-9x-4     --2x2-x                         -8x-4               --8x-4                                  0

Divisjonen gjekk opp. Det betyr at

6x3+x2-9x-4=(3x2-x-4)(2x+1)

Tredjegradspolynomet er dermed faktorisert i eit andregradspolynom og eit førstegradspolynom. Vi kan faktorisere andregradspolynomet ved hjelp av nullpunktsetninga. Vi set  3x2-x-4=0.

Ved å bruke abc-formelen får vi

x = -(-1)±(-1)2-4·3·(-4)2·3x = 1±76x1 = -1      x2= 43

Det betyr at

3x2-x-4=3(x-(-1))(x-43)=(x+1)(3x-4)

Den ferdige faktoriseringa blir

x+13x-42x+1

c) (x3-x2-4x+4):(x-1)

Løysing

   x3-x2-4x+4:x-1=x2-4-x3-x2                                0-4x+4            --4x+x                                  0

Divisjonen gjekk opp. Det betyr at

(x3-x2-4x+4)=(x2-4)·(x-1)

Tredjegradspolynomet er dermed faktorisert i eit andregradspolynom og eit førstegradspolynom. Vi kan faktorisere andregradspolynomet ved hjelp av konjugatsetninga.

x2-4=(x-2)(x+2)

Den ferdige faktoriseringa blir

(x3-x2-4x+4)=(x-2)·(x+2)·(x-1)

Oppgåve 4

Faktoriser polynoma så mykje som mogleg.

a) x3+4x2+x-6

Løysing

Vi observerer at uttrykket  x3+4x2+x-6  er lik null for  x=1. Vi veit då at (x-1) er faktor i  x3+4x2+x-6.

Vi gjer ein polynomdivisjon:

   x3+4x2+x-6:x-1=x2+5x+6-x3-x2                               5x2+x-6      -5x2-5x                            6x-6                 -6x-6                                 0

Vi faktoriserer andregradsuttrykket:

x2+5x+6=(x+3)(x+2)

Den ferdige faktoriseringa blir

x3+4x2+x-6=(x-1)(x+2)(x+3)

b) 2x3-14x+12

Løysing

Uttrykket 2x3-14x+12 er lik null for x=1. Vi veit då at x-1  er ein faktor i 2x3-14x+12.

Vi utfører divisjonen:

   2x3+0x2-14x+12:x-1=2x2+2x-12-2x3-2x2                                 2x2-14x+12        -2x2-2x                         -12x+12               --12x+12                                     0

Vi kan faktorisere andregradspolynomet:

2x2+2x-12=2x2+x-6=2(x+3)(x-2)

Den ferdige faktoriseringa blir

2x3-14x+12=2(x-1)(x-2)(x+3)

c) x4+2x3-7x2-8x+12

Løysing

Vi observerer først at uttrykket x4+2x3-7x2-8x+12 blir 0 for x=1. Vi deler uttrykket på x-1:

   x4+2x3-7x2-8x+12:x-1=x3+3x2-4x-12-x4-x3                                 3x3-7x2-8x+12      -3x3+3x2                             -4x2-8x+12              --4x2-4x                                  -12x-12                                --12x+12                                                 0

Vi står no igjen med eit tredjegradsuttrykk, så vi ser igjen etter eit nullpunkt slik at vi kan utføre ein ny polynomdivisjon. Vi ser at konstantleddet er 12, og dersom vi faktoriserer dette talet, får vi at 12=2·2·3. Vi sjekkar om x=2 er eit nullpunkt:

24+2·23-7·22-8·2+12 = 16+16-28-16+12=0

Vi kan utføre endå ein polynomdivisjon:

   x3+3x2-4x-12:x-2=x2+5x+6-x3-2x2                           5x2-4x-12      -5x2-10x                              6x-12                   -(6x-12)                                   0

Vi har at

x2+5x+6=x+2x+3

Til saman gir dette at

x4+2x3-7x2-8x+12=x-1x-2x+2x+3

d) x3+3x2+4x+2

Løysing

Vi har at uttrykket x3+3x2+4x+2 er lik null for x=-1. Vi veit då at x+1 er faktor i x3+3x2+4x+2.

Vi utfører divisjonen.

   x3+3x2+4x+2:x+1=x2+2x+2-x3+x2                             2x2+4x+2      -2x2+2x                                2x+2                   -(2x+2)                                   0

Vi set x2+2x+2=0.

Ved å bruke abc-formelen får vi

x2+2x+2 = 0x = -2±22-4·1·22·1x = -2±-42

Vi får ingen reelle løysingar. Det betyr at x2+2x+2 ikkje kan faktoriserast. Den ferdige faktoriseringa blir

x3+3x2+4x+2=(x2+2x+2)(x+1)

Oppgåve 5

Løys likningane.

a) x3-2x2-9x+18=0

Løysing

Vi observerer at 18=3·3·2. Vi testar derfor om uttrykket kan delast på x-2 ved å setje inn 2 for x:

23-2·22-9·2+18=8-8-18+18=0

Vi utfører polynomdivisjon:

   x3-2x2-9x+18:x-2=x2-9-x3-2x2                                 0-9x+18               --9x+18                                      0

Vi kan faktorisere andregradsuttrykket ved hjelp av konjugatsetninga og får

x3-2x2-9x+18 = 0(x-2)(x-3)(x+3) = 0x = 2      x=3      x=-3

b) x3+3x2-x-3=0

Løysing

Vi observerer at 3=3·1, og sjekkar om x=1 er ei løysing:

13+3·12-1-3=1+3-1-3=0

Vi utfører polynomdivisjon:

    x3+3x2-x-3:x-1=x2+4x+3-x3-x2                           4x2-x-3      -4x2-4x                                3x-3                 -3x-3                                    0

Vi faktoriserer andregradsuttrykket og får at

x3+3x2-x-3 =0x-1x+1x+3 = 0x = 1    x=-1    x=-3

c) x3-2x2-9x+18x3+3x2-x-3=0

Løysing

Vi bruker faktoriseringane frå a) og b) og får:

x3-2x2-9x+18x3+3x2-x-3 = 0x-3x+3x-2x+1x-1x+3 = 0x-3x-2 = 0x = 3      x=2

Oppgåve 6

a) Løys likninga

x2x+3+2xx+1+4x2+4x+3=7x+3

Løysing

Vi observerer at x2+4x+3 = x+1x+3. Dei andre nemnarane er faktorar i dette uttrykket, så dette er fellesnemnaren. Vi gongar han inn i alle ledda slik at vi blir kvitt brøkane:

x2x+3+2xx+1+4x2+4x+3 =  7x+3     |·x+1x+3x2x+1+2xx+3+4 = 7(x+1)x3+x2+2x2+6x+4-7x-7 = 0x3+3x2-x-3 = 0

Vi endar opp med ei tredjegradslikning, den same som vi løyste i oppgåve 5 b), det vil seie at tredjegradslikninga har løysingane

x = 1    x=-1    x= -3

Vi ser at dei to negative løysingane gir 0 under brøkstreken i den opphavlege likninga, dermed har vi berre éi løysing på denne:

x=1

b) Trekk saman, faktoriser og forenkle uttrykket

x2x+3+2xx+1+4x2+4x+3-7x+3

Løysing

Dette uttrykket liknar mykje på likninga i oppgåve 6 a). Hugs at å faktorisere og forkorte uttrykk er litt annleis enn likningsløysing!

Vi utvider alle brøkane til fellesnemnar og set på ein felles brøkstrek:

x2·x+1x+3·x+1+2x·x+3x+1·x+3+4x+1x+3-7·x+1x+3·x+1 = x3+x2+2x3+6x+4-7x-7x+3x+1 = x3+3x2-x-3x+1x+3

Her bruker vi opplysningane frå oppgåve 5 b) til å faktorisere:

= x-1x+1x+3x+1x+3 =x-1

c) Kva kan du seie om samanhengen mellom svara i oppgåve a) og b)?

Løysing

Vi legg merke til at dei to løysingane vi må forkaste i likninga, gir faktorar vi kan forkorte i det tilsvarande uttrykket som skal trekkast saman.

Oppgåve 7

Løys likningane.

a) 1x+2+x+1x+2=3x+1

Løysing

Vi finn fellesnemnaren og fjernar nemnarane:

1x+2+x+1x+2 = 3x+1   |·x+2x+1x+1+(x+1)2 = 3x+2x+1+x2+2x+1-3x-6 = 0x2-4 = 0x = ±2

Vi observerer at x=-2 gir 0 i nemnaren, og vi står igjen med løysinga

x=2

b) xx+3+1x-1=3x

Løysing

xx+3+1x-1 = 3x  |·xx+3x-1x·xx-1+xx+3 = 3·x+3x-1x3-x2+x2+3x  = 3x2+6x-9x3-3x2-3x+9 = 0 

Vi observerer at x=3 er ei løysing (vi gjettar på 3, sidan konstantleddet er 9=3·3):

33-3·32-3·3+9=0

Vi utfører polynomdivisjon:

    x3-3x2-3x+9:x-3=x2-3-x3-3x2                               0-3x+9              --3x+9                                 0

Vi har at likninga har følgande tre løysingar:

x=3, x=3, x=-3

c) 2x+1-6x-4=6x+2+1

Løysing

2x+1-6x-4 = 6x+2+1 |·x+1x-4x+22x-4x+2-6·x+1x+2 = 6·x+1x-4+x+1x-4x+22x2-4x-16-6x2-18x-12 = 6x2-18x-24+x3-x2-10x-8x3+9x2-6x-4 = 0

Vi observerer at x=1 er éi løysing:

13+9·12-6·2-4=0

Det betyr at x-1 er ein faktor i tredjegradsuttrykket, og vi utfører ein polynomdivisjon for å finne eventuelle andre løysingar:

    x3+9x2-6x-4:x-1=x2+10x+4-x3-x2                            10x2-6x-4     -10x2-10x                             4x-4                  -(4x-4)                                 0

Vi finn nullpunkta til andregradsuttrykket med abc-formelen:

x = -10±102-4·1·42·1 = -10±842= -5·2±4·212 = -5±21

Likninga vår har følgande tre løysingar:

x=1, x=-5+21, x=-5-21

d)xx+2-1x-1=-6x3+2x2-x-2

Løysing

Først faktoriserer vi nemnaren til høgre for brøkstreken. Vi observerer at begge dei to nemnarane til venstre er faktorar i tredjegradspolynomet:

-23+2·-22--2-2  = -8+8+2-2=013+2·12+1-2 = 1+2+1-2=0

Vi finn den siste faktoren ved hjelp av polynomdivisjon:

x-1x+2=x2+x-2

    x3+2x2-x-2:x2+x-2=x+1-x3+x2-2x                  x2+x-2         -x2+x-2                                 0

No kan vi løyse likninga ved å gonge med fellesnemnaren:

xx+2-1x-1 = -6x+1x-1x+2 |·x+1x-1x+2x·x+1x-1-x+1x+2 = -6x3-x-(x2+3x+2) +6 = 0x3-x2-4x+4 = 0

Vi observerer at eitt nullpunkt for tredjegradspolynomet er x=1:

13-12-4·1+4=0

Vi gjer polynomdivisjon igjen:

    x3-x2-4x+4:x-1=x2-4=x+2x-2-x3-x2                               -4x+4            --4x+4                                0

Tredjegradslikninga vi kom fram til, har tre løysingar, men vi observerer at to av dei gir 0 i nemnaren i den opphavlege likninga. Altså står vi igjen med éi løysing:

x=2

Oppgåve 8

Forenkle uttrykka så langt som mogleg.

a) xx+2-1x-1+6x3+2x2-x-2

Løysing

Vi kjenner igjen uttrykket frå likninga i oppgåve 7 d), og vi bruker faktoriseringane vi fann der. Vi utvidar brøkane og set uttrykket på ein felles brøkstrek:

xx+2-1x-1+6(x+1)(x-1)(x+2) =x·x+1x-1x+2·x+1x-1-1·x+1x+2x-1·x+1x+2+6(x+1)(x-1)(x+2) =x3-x-x2+3x+2+6x+2x+1x-1 = x3-x2-4x+4x+2x+1x-1 =x-1x-2x+2x+2x+1x-1 = x-2x+1

b) x2-6x+1-2xx+3-x-9x2+4x+3

Løysing

x2-6x+1-2xx+3-x-9x2+4x+3 = x2-6x+1-2xx+3-x-9x+1x+3= x2-6x+3x+1x+3-2x·x+1x+3x+1-x-9x+1x+3= x3+3x2-6x-18-2x2-2x-x+9x+1x+3= x3+x2-9x-9x+1x+3

Vi observerer at begge faktorane i nemnaren òg er faktorar i teljaren:

-13+-12-9·-1-9  =  -1+1+9-9=0-33+-32-9·-3-9 = -27+9+27-9=0

Det betyr at vi kan forenkle ved å gjere ein polynomdivisjon:

   x3+x2-9x-9:x2+4x+3=x-3-x3+4x2+3x               -3x2-12x-9     -3x2-12x-9                                   0

Nedlastbare filer

Her kan du laste ned oppgåvene som Word- og pdf-dokument.

Skrive av Tove Annette Holter og Viveca Thinberg.
Sist oppdatert 04.11.2024