Калькулятор схемы Горнера

Делите многочлены на линейные множители с пошаговыми решениями на основе ИИ
Synthetic division of x^3 - 4x + 5 by x - 2
Divide 2x^4 + 3x^3 - x + 7 by x + 1
Synthetic division of x^5 - 3x^2 + 2 by x - 3
Use synthetic division to evaluate p(2) for p(x) = x^4 - 2x^3 + x - 1

Что такое схема Горнера?

Схема Горнера — это сокращённый способ деления многочлена p(x)p(x) на линейный множитель x−kx - k. Она быстрее деления столбиком и даёт то же частное и остаток, только с меньшим объёмом записи.

Для p(x)=anxn+an−1xn−1+⋯+a0p(x) = a_n x^n + a_{n-1} x^{n-1} + \cdots + a_0, делённого на x−kx - k, схема Горнера даёт:

p(x)=(x−k)q(x)+rp(x) = (x - k) q(x) + r

где q(x)q(x) — частное (степени n−1n - 1), а rr — постоянный остаток.

Ключевые применения:

  1. Быстрое деление многочленов, когда делитель линейный x−kx - k.
  2. Вычисление p(k)p(k) — по теореме об остатке p(k)=rp(k) = r, поэтому остаток в точности равен значению функции.
  3. Разложение многочленов на множители — если r=0r = 0, то (x−k)(x - k) является множителем, а q(x)q(x) даёт сомножитель.
  4. Поиск рациональных корней в сочетании с теоремой о рациональных корнях.

Как выполнять деление по схеме Горнера

Подготовка

Чтобы разделить p(x)=anxn+an−1xn−1+⋯+a0p(x) = a_n x^n + a_{n-1} x^{n-1} + \cdots + a_0 на x−kx - k:

  1. Запишите корень делителя kk слева.
  2. Перечислите коэффициенты p(x)p(x) справа, включая нули для всех отсутствующих членов.

Алгоритм

  1. Снесите вниз первый коэффициент (ana_n) без изменений.
  2. Умножьте на kk и запишите результат под следующим коэффициентом (an−1a_{n-1}).
  3. Сложите столбец. Запишите сумму в нижнюю строку.
  4. Повторите: умножьте эту сумму на kk, запишите под следующим коэффициентом, сложите.
  5. Продолжайте, пока не закончите все коэффициенты.

Чтение результата

Нижняя строка содержит:

  • Первые nn записей: коэффициенты частного q(x)q(x) (в порядке убывания степени).
  • Последнюю запись: остаток rr.

Пример: (x3−4x+5)÷(x−2)(x^3 - 4x + 5) \div (x - 2)

Коэффициенты x3+0x2−4x+5x^3 + 0x^2 - 4x + 5: [1,0,−4,5][1, 0, -4, 5]. Корень делителя: k=2k = 2.

 2 |  1   0  -4   5
   |      2   4   0
   |________________
      1   2   0   5

Частное: x2+2x+0=x2+2xx^2 + 2x + 0 = x^2 + 2x. Остаток: 55.

Итак, x3−4x+5=(x−2)(x2+2x)+5x^3 - 4x + 5 = (x - 2)(x^2 + 2x) + 5.

Связь с теоремой об остатке

Остаток rr в p(x)=(x−k)q(x)+rp(x) = (x - k)q(x) + r равен p(k)p(k). Подставляя x=kx = k:

p(k)=(k−k)q(k)+r=rp(k) = (k - k) q(k) + r = r

Таким образом, схема Горнера — это быстрый способ вычислить p(k)p(k) без подстановки.

Теорема о множителе

Следствие: (x−k)(x - k) является множителем p(x)p(x) тогда и только тогда, когда p(k)=0p(k) = 0, тогда и только тогда, когда остаток в схеме Горнера равен 00.

Типичные ошибки, которых следует избегать

  • Пропуск нулевых заполнителей: для p(x)=x3−4x+5p(x) = x^3 - 4x + 5 нужно включить 00 для отсутствующего члена x2x^2. Иначе столбцы сместятся.
  • Ошибка знака у kk: чтобы разделить на x−2x - 2, используйте k=2k = 2 (корень делителя). Чтобы разделить на x+3x + 3, используйте k=−3k = -3.
  • Нельзя использовать напрямую для делителей ax−kax - k: схема Горнера в изучаемом виде работает для x−kx - k (старший коэффициент 1). Для ax−kax - k сначала вынесите aa за скобки или используйте деление многочленов столбиком.
  • Забывают снести первый коэффициент: первый шаг всегда «снести ana_n» — пока ничего не умножайте.
  • Неправильное чтение частного: первые nn записей нижней строки — это коэффициенты, и степень понижается на 1. Многочлен 4-й степени, делённый на x−kx - k, даёт частное 3-й степени.

Examples

Step 1: Коэффициенты с заполнителем для x2x^2: [1,0,−4,5][1, 0, -4, 5]. k=2k = 2
Step 2: Снесите 1
Step 3: Умножьте: 1⋅2=21 \cdot 2 = 2. Прибавьте к 00: 22
Step 4: Умножьте: 2⋅2=42 \cdot 2 = 4. Прибавьте к −4-4: 00
Step 5: Умножьте: 0⋅2=00 \cdot 2 = 0. Прибавьте к 55: 55 (остаток)
Step 6: Нижняя строка: [1,2,0,5][1, 2, 0, 5]
Answer: Частное x2+2xx^2 + 2x, остаток 55

Step 1: Коэффициенты: [1,−2,0,1,−1][1, -2, 0, 1, -1]. k=3k = 3
Step 2: Снесите 1
Step 3: 1⋅3=31 \cdot 3 = 3, прибавьте к −2-2: 11
Step 4: 1⋅3=31 \cdot 3 = 3, прибавьте к 00: 33
Step 5: 3⋅3=93 \cdot 3 = 9, прибавьте к 11: 1010
Step 6: 10⋅3=3010 \cdot 3 = 30, прибавьте к −1-1: 2929
Step 7: Остаток =29= 29, поэтому p(3)=29p(3) = 29
Answer: p(3)=29p(3) = 29

Step 1: Делим на x+1x + 1, поэтому k=−1k = -1. Коэффициенты: [1,2,−1,−2][1, 2, -1, -2]
Step 2: Снесите 1
Step 3: 1⋅(−1)=−11 \cdot (-1) = -1, прибавьте к 2: 1
Step 4: 1⋅(−1)=−11 \cdot (-1) = -1, прибавьте к −1-1: −2-2
Step 5: −2⋅(−1)=2-2 \cdot (-1) = 2, прибавьте к −2-2: 00 (остаток)
Step 6: Так как остаток равен 0, (x+1)(x + 1) является множителем, а частное равно x2+x−2x^2 + x - 2
Answer: (x+1)(x + 1) является множителем; p(x)=(x+1)(x2+x−2)p(x) = (x + 1)(x^2 + x - 2)

Frequently Asked Questions

Когда делитель — линейный многочлен вида x - k. Для делителей вроде x² + 1 или 2x - 3 с неединичным старшим коэффициентом нужно деление многочленов столбиком, или сначала следует вынести старший коэффициент за скобки.

Если разделить многочлен p(x) на (x - k), остаток равен p(k). Именно поэтому схема Горнера также является быстрым способом вычислить многочлен в конкретной точке.

(x - k) является множителем p(x) тогда и только тогда, когда p(k) = 0 — эквивалентно, тогда и только тогда, когда остаток в схеме Горнера равен нулю. Это ключевой инструмент для разложения многочленов высоких степеней на множители.

Вставляйте нули в качестве заполнителей для любой отсутствующей степени. Для p(x) = x⁴ + 3x - 2 запишите коэффициенты как [1, 0, 0, 3, -2]. Пропуск нуля сдвигает каждый последующий столбец и даёт неверные результаты.

Related Solvers

Related Guides

Try AI-Math for Free

Get step-by-step solutions to any math problem. Upload a photo or type your question.

Start Solving