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Algebra · real student question

用 2x + 1 去除 2x³ + x² − 4x − 2。

Question

计算

2x3+x2−4x−2除以2x+1.2x^{3}+x^{2}-4x-2\quad\text{除以}\quad 2x+1.

Step-by-step solution

  1. 先把长除法摆好。 两个多项式都按降幂排列,而且没有缺项,所以不用补零占位。用首项去除首项:

    2x32x=x2.\frac{2x^{3}}{2x}=x^{2}.

    注意这里用综合除法会很别扭,因为除式的首项系数不是 11;普通长除法则不需要任何缩放,直接就能处理那个 22。

  2. 乘回去再相减。 用除式乘上商的第一项:

    x2(2x+1)=2x3+x2,x^{2}(2x+1)=2x^{3}+x^{2},

    相减之后前两项什么都不剩:

    (2x3+x2)−(2x3+x2)=0.\left(2x^{3}+x^{2}\right)-\left(2x^{3}+x^{2}\right)=0.

    把剩下的项落下来,新的被除式就是 −4x−2-4x-2。

  3. 对余下的部分再来一遍。 又是首项相除:

    −4x2x=−2,−2(2x+1)=−4x−2,\frac{-4x}{2x}=-2,\qquad -2(2x+1)=-4x-2,

    相减得 00。除法到此终止,余数为零,说明 2x+12x+1 确实是一个因式。

  4. 用分组分解确认一遍。 同样的结果压根不用做除法就能得到:

    2x3+x2−4x−2=x2(2x+1)−2(2x+1)=(2x+1)(x2−2).2x^{3}+x^{2}-4x-2=x^{2}(2x+1)-2(2x+1)=(2x+1)\left(x^{2}-2\right).

    只要看出前两项和后两项里各藏着一个 2x+12x+1 就行——三次式一旦有这种成对结构,分组比长除法快得多。

  5. 写出答案并检验。 商是

    2x3+x2−4x−22x+1=x2−2,x≠−12.\frac{2x^{3}+x^{2}-4x-2}{2x+1}=x^{2}-2,\qquad x\neq-\tfrac12.

    顺带一提,完整的因式分解是 (2x+1)(x−2)(x+2)(2x+1)(x-\sqrt2)(x+\sqrt2),所以三个根是 −12-\tfrac12 与 ±2\pm\sqrt2。取 x=2.3x=2.3 做数值检验:商给出 3.293.29,原式的比值也是 3.293.29 ✓。

Answer

2x3+x2−4x−22x+1=x2−2(余数 0),2x3+x2−4x−2=(2x+1)(x2−2)\frac{2x^{3}+x^{2}-4x-2}{2x+1}=x^{2}-2\quad\text{(余数 }0\text{)},\qquad 2x^{3}+x^{2}-4x-2=(2x+1)(x^{2}-2)

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