16.6 Podzielność wielomianów
Kartkówka
Grupa A
Zadanie 1 (3 pkt)
Dany jest wielomian $W(x) = 6x^3 + ax^2 - bx - 4$, który jest podzielny przez $3x + 2$. Wiadomo, że iloraz z tego dzielenia to $2x^2 - 2$. Wyznacz wartości liczb $a$ i $b$.
Wartość liczb $a$ i $b$ to odpowiednio $a = 4$ i $b = 6$.
Ponieważ wielomian $W(x)$ jest podzielny przez $3x+2$ z ilorazem $2x^2-2$, możemy zapisać:\[W(x) = (3x+2) \cdot (2x^2-2)\]Wykonujemy mnożenie wyrażeń:\[(3x+2) \cdot (2x^2-2) = 3x \cdot (2x^2) + 3x \cdot (-2) + 2 \cdot (2x^2) + 2 \cdot (-2)\]\[= 6x^3 - 6x + 4x^2 - 4\]Porządkujemy wyrazy wielomianu malejąco według potęg $x$:\[W(x) = 6x^3 + 4x^2 - 6x - 4\]Porównujemy otrzymany wielomian z postacią daną w zadaniu $W(x) = 6x^3 + ax^2 - bx - 4$.
Porównując współczynniki przy odpowiednich potęgach $x$:
Współczynnik przy $x^2$:\[a = 4\]Współczynnik przy $x$:\[-b = -6\]Z czego wynika:\[b = 6\]
Zadanie 2 (5 pkt)
Udowodnij, że trójmian kwadratowy $P(x) = x^2 - 7x + 10$ jest dzielnikiem wielomianu $W(x) = (3x^2 - 5x + 6)^2 - (2x^2 + 2x - 4)^2$. Następnie oblicz iloraz powstały z dzielenia wielomianu $W(x)$ przez $P(x)$.
Udowodniono, że trójmian kwadratowy $P(x)$ jest dzielnikiem wielomianu $W(x)$ na podstawie tożsamości $W(x) = P(x) \cdot (5x^2 - 3x + 2)$.
Iloraz powstały z dzielenia wielomianu $W(x)$ przez $P(x)$ wynosi $5x^2 - 3x + 2$.
Analiza trójmianu kwadratowego $P(x)$ oraz wielomianu $W(x)$:\[P(x) = x^2 - 7x + 10\]\[W(x) = (3x^2 - 5x + 6)^2 - (2x^2 + 2x - 4)^2\]Część 1: Udowodnienie, że $P(x)$ jest dzielnikiem $W(x)$
Wyznaczamy pierwiastki trójmianu $P(x)$ przez rozwiązanie równania $x^2 - 7x + 10 = 0$.
Współczynniki to $a=1$, $b=-7$, $c=10$.
Obliczamy wyróżnik $\Delta$:\[\Delta = b^2 - 4ac = (-7)^2 - 4 \cdot 1 \cdot 10 = 49 - 40 = 9\]Obliczamy pierwiastki $x_1$ i $x_2$:\[x_1 = \frac{-b - \sqrt{\Delta}}{2a} = \frac{-(-7) - \sqrt{9}}{2 \cdot 1} = \frac{7 - 3}{2} = \frac{4}{2} = 2\]\[x_2 = \frac{-b + \sqrt{\Delta}}{2a} = \frac{-(-7) + \sqrt{9}}{2 \cdot 1} = \frac{7 + 3}{2} = \frac{10}{2} = 5\]Pierwiastki $P(x)$ to $x=2$ i $x=5$. Trójmian w postaci iloczynowej:\[P(x) = (x-2)(x-5)\]Teraz analizujemy $W(x)$ jako różnicę kwadratów $A^2 - B^2 = (A-B)(A+B)$.
Niech $A = 3x^2 - 5x + 6$ i $B = 2x^2 + 2x - 4$.
Obliczamy $A-B$:\[A - B = (3x^2 - 5x + 6) - (2x^2 + 2x - 4)\]\[A - B = 3x^2 - 5x + 6 - 2x^2 - 2x + 4\]\[A - B = (3-2)x^2 + (-5-2)x + (6+4)\]\[A - B = x^2 - 7x + 10\]Zauważamy, że $A-B = P(x)$.
Zatem $W(x)$ można zapisać jako:\[W(x) = P(x) \cdot (A+B)\]Ponieważ $W(x)$ jest iloczynem $P(x)$ i pewnego wielomianu, $P(x)$ jest dzielnikiem $W(x)$.
Część 2: Obliczenie ilorazu $W(x) / P(x)$
Iloraz $W(x) / P(x)$ jest równy $A+B$.
Obliczamy $A+B$:\[A + B = (3x^2 - 5x + 6) + (2x^2 + 2x - 4)\]\[A + B = 3x^2 - 5x + 6 + 2x^2 + 2x - 4\]\[A + B = (3+2)x^2 + (-5+2)x + (6-4)\]\[A + B = 5x^2 - 3x + 2\]Iloraz powstały z dzielenia $W(x)$ przez $P(x)$ wynosi $5x^2 - 3x + 2$.
Zadanie 3 (3 pkt)
Wielomian $W(x)$, gdzie $W(x) = 3x^3 + 4x^2 - 13x + 6$, jest podzielny przez wielomian $P(x)$, gdzie $P(x) = x^2 + 2x - 3$. Znajdziemy iloraz z dzielenia $W(x)$ przez $P(x).$
Iloraz z dzielenia wielomianu $W(x)$ przez $P(x)$ wynosi $3x - 2$.
Aby znaleźć iloraz z dzielenia wielomianu $W(x)$ przez $P(x)$, wykonujemy dzielenie pisemne wielomianów.
Rozpoczynamy dzielenie:
$$ (3x^3 + 4x^2 - 13x + 6) : (x^2 + 2x - 3) $$
Dzielimy $3x^3$ przez $x^2$, otrzymujemy $3x$.
Mnożymy $3x$ przez $ (x^2 + 2x - 3) $:\[ 3x \cdot (x^2 + 2x - 3) = 3x^3 + 6x^2 - 9x \]Odejmujemy ten wynik od $W(x)$:\[ (3x^3 + 4x^2 - 13x + 6) - (3x^3 + 6x^2 - 9x) = \]\[ = 3x^3 + 4x^2 - 13x + 6 - 3x^3 - 6x^2 + 9x = \]\[ = -2x^2 - 4x + 6 \]Następnie dzielimy $-2x^2$ przez $x^2$, otrzymujemy $-2$.
Mnożymy $-2$ przez $ (x^2 + 2x - 3) $:\[ -2 \cdot (x^2 + 2x - 3) = -2x^2 - 4x + 6 \]Odejmujemy ten wynik od pozostałego wielomianu:\[ (-2x^2 - 4x + 6) - (-2x^2 - 4x + 6) = 0 \]Reszta z dzielenia wynosi $0$, co oznacza, że wielomian $W(x)$ jest podzielny przez $P(x)$.
Iloraz wynosi $3x - 2$.
Zadanie 4 (1 pkt)
W wyniku podzielenia wielomianu $W(x) = x^2 - 4$ przez wielomian $P(x)$ otrzymano wielomian $Q(x) = x-2$. Wyznacz wielomian $P(x)$.
Odpowiedź to wielomian $P(x) = x+2$.
Zgodnie z definicją dzielenia wielomianów, mamy $W(x) = P(x) \cdot Q(x)$, skąd $P(x) = \frac{W(x)}{Q(x)}$.Rozkładamy wielomian $W(x)$ na czynniki, korzystając ze wzoru na różnicę kwadratów $a^2 - b^2 = (a-b)(a+b)$.\[ W(x) = x^2 - 4 \]\[ W(x) = x^2 - 2^2 \]\[ W(x) = (x-2)(x+2) \]Teraz możemy obliczyć $P(x)$ dzieląc $W(x)$ przez $Q(x)$:\[ P(x) = \frac{(x-2)(x+2)}{x-2} \]Dla $x \neq 2$ możemy skrócić wyrażenie $(x-2)$.\[ P(x) = x+2 \]
Zadanie 5 (3 pkt)
W wyniku podzielenia wielomianu $W(x) = 2x^4 - 9x^2 + 24x - 9$ przez wielomian $P(x)$ otrzymujemy iloraz $Q(x) = 2x^3 - 6x^2 + 9x - 3$. Wyznacz wielomian $P(x)$.
Wielomian $P(x)$ wynosi $x+3$.
Obliczenie wielomianu $P(x)$:Dzielimy wielomian $W(x) = 2x^4 - 9x^2 + 24x - 9$ przez wielomian $Q(x) = 2x^3 - 6x^2 + 9x - 3$.
Zależność między wielomianami jest następująca:\[ W(x) = P(x) \cdot Q(x) \]Zatem:\[ P(x) = \frac{W(x)}{Q(x)} \]Rozpisujemy wielomian $W(x)$ z jawnym wyrazem $x^3$:\[ W(x) = 2x^4 + 0x^3 - 9x^2 + 24x - 9 \]Wykonujemy dzielenie pisemne:
Pierwszy wyraz ilorazu:\[ \frac{2x^4}{2x^3} = x \]Mnożymy $x$ przez $Q(x)$:\[ x \cdot (2x^3 - 6x^2 + 9x - 3) = 2x^4 - 6x^3 + 9x^2 - 3x \]Odejmujemy od $W(x)$:\[ (2x^4 + 0x^3 - 9x^2 + 24x - 9) - (2x^4 - 6x^3 + 9x^2 - 3x) = 6x^3 - 18x^2 + 27x - 9 \]Drugi wyraz ilorazu:\[ \frac{6x^3}{2x^3} = 3 \]Mnożymy $3$ przez $Q(x)$:\[ 3 \cdot (2x^3 - 6x^2 + 9x - 3) = 6x^3 - 18x^2 + 27x - 9 \]Odejmujemy od poprzedniej reszty:\[ (6x^3 - 18x^2 + 27x - 9) - (6x^3 - 18x^2 + 27x - 9) = 0 \]Ponieważ reszta wynosi $0$, wielomian $P(x)$ jest sumą otrzymanych wyrazów ilorazu.\[ P(x) = x + 3 \]
Grupa B
Zadanie 1 (3 pkt)
Dany jest wielomian $W(x) = 12x^3 + ax^2 - bx - 5$, który jest podzielny przez $3x + 5$. Wiadomo, że iloraz z tego dzielenia to $4x^2 - 1$. Wyznacz wartości liczb $a$ i $b$.
Wartość liczb $a$ i $b$ to odpowiednio $a = 20$ i $b = 3$.
Zadanie 2 (5 pkt)
Udowodnij, że trójmian kwadratowy $P(x) = x^2 - 6x + 8$ jest dzielnikiem wielomianu $W(x) = (4x^2 - 4x + 7)^2 - (3x^2 + 2x - 1)^2$. Następnie oblicz iloraz powstały z dzielenia wielomianu $W(x)$ przez $P(x)$.
Udowodniono, że trójmian kwadratowy $P(x)$ jest dzielnikiem wielomianu $W(x)$ na podstawie tożsamości $W(x) = P(x) \cdot (7x^2 - 2x + 6)$.
Iloraz powstały z dzielenia wielomianu $W(x)$ przez $P(x)$ wynosi $7x^2 - 2x + 6$.
Zadanie 3 (3 pkt)
Wielomian $W(x)$, gdzie $W(x) = x^3 + 6x^2 + 5x - 12$, jest podzielny przez wielomian $P(x)$, gdzie $P(x) = x^2 + 2x - 3$. Znajdziemy iloraz z dzielenia $W(x)$ przez $P(x).$
Iloraz z dzielenia wielomianu $W(x)$ przez $P(x)$ wynosi $x + 4$.
Zadanie 4 (1 pkt)
W wyniku podzielenia wielomianu $W(x) = x^3+x^2-x-1$ przez wielomian $P(x)$ otrzymano wielomian $Q(x) = x+1$. Wyznacz wielomian $P(x)$.
Odpowiedź to wielomian $P(x) = x^2-1$.
Zadanie 5 (3 pkt)
W wyniku podzielenia wielomianu $W(x) = 4x^4 + x^3 - 7x^2 - 5x + 7$ przez wielomian $P(x)$ otrzymujemy iloraz $Q(x) = 4x^3 + 5x^2 - 2x - 7$. Wyznacz wielomian $P(x)$.
Wielomian $P(x)$ wynosi $x-1$.
