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Algebra · real student question

用綜合除法計算 x³ − 7x + 6 除以 −2x + 1,注意除式的首項係數不是 1。

Question

用綜合除法計算 x3−7x+6x^3-7x+6 除以 −2x+1-2x+1,注意除式不是首一的。寫出商與餘式。

Step-by-step solution

  1. 先弄清楚為什麼現在還不能直接用綜合除法。 這個方法是為形如 x−cx-c、首項係數恰好為 11 的除式設計的。這裡的除式是 −2x+1-2x+1,所以先把首項係數提出來:

    −2x+1=−2(x−12)-2x+1=-2\left(x-\tfrac{1}{2}\right)

    這一步改寫就是全部訣竅:先用表格除以首一的那部分 x−12x-\tfrac12,事後再把因子 −2-2 補回來。

  2. 取 c=12c=\tfrac12,除以 x−12x-\tfrac12。 缺少的 x2x^2 項要補上零,係數依序是 1,  0,  −7,  61,\;0,\;-7,\;6:

    1210−761214−278112−274218\begin{array}{r|rrrr}\tfrac12 & 1 & 0 & -7 & 6\\[2pt] & & \tfrac12 & \tfrac14 & -\tfrac{27}{8}\\ \hline & 1 & \tfrac12 & -\tfrac{27}{4} & \tfrac{21}{8}\end{array}

    於是 x3−7x+6=(x−12)(x2+12x−274)+218x^3-7x+6=\left(x-\tfrac12\right)\left(x^2+\tfrac12 x-\tfrac{27}{4}\right)+\tfrac{21}{8},餘式也與 f ⁣(12)=18−72+6=218f\!\left(\tfrac12\right)=\tfrac18-\tfrac72+6=\tfrac{21}{8} 吻合。

  3. 只把商除以 −2-2,餘式不動。 因為 x3−7x+6=−2(x−12)⋅Q(x)+Rx^3-7x+6=-2\left(x-\tfrac12\right)\cdot Q(x)+R,所以對 −2x+1-2x+1 而言的商,就是剛才那個商除以 −2-2:

    Q(x)=x2+12x−274−2=−12x2−14x+278Q(x)=\frac{x^2+\tfrac12 x-\tfrac{27}{4}}{-2}=-\frac{1}{2}x^2-\frac{1}{4}x+\frac{27}{8}

    餘式原封不動。這種不對稱正是大家最容易做錯的地方:把除式放大若干倍,商會按倒數縮小,餘式卻不變,因為餘式是一個只綁在點 x=12x=\tfrac12 上的常數。

  4. 寫出除法等式,並說明餘式是合規的。 把各部分拼起來,

    x3−7x+6=(−2x+1)(−12x2−14x+278)+218x^3-7x+6=(-2x+1)\left(-\frac{1}{2}x^2-\frac{1}{4}x+\frac{27}{8}\right)+\frac{21}{8}

    餘式 218\tfrac{21}{8} 的次數是 00,低於除式的次數,所以除法已經做完。

  5. 展開驗算。 把右邊逐項乘開:

    (−2x)(−12x2−14x+278)=x3+12x2−274x(-2x)\left(-\tfrac12 x^2-\tfrac14 x+\tfrac{27}{8}\right)=x^3+\tfrac12 x^2-\tfrac{27}{4}x

    (1)(−12x2−14x+278)=−12x2−14x+278(1)\left(-\tfrac12 x^2-\tfrac14 x+\tfrac{27}{8}\right)=-\tfrac12 x^2-\tfrac14 x+\tfrac{27}{8}

    相加後 x2x^2 項抵消,且 −274x−14x=−7x-\tfrac{27}{4}x-\tfrac14 x=-7x,剩下 x3−7x+278x^3-7x+\tfrac{27}{8};再加上餘式 218\tfrac{21}{8},常數項變成 488=6\tfrac{48}{8}=6。所以這個恆等式確實還原出了 x3−7x+6  ✓x^3-7x+6\;\checkmark。

Answer

x3−7x+6−2x+1=−12x2−14x+278+21/8−2x+1\frac{x^3-7x+6}{-2x+1}=-\frac{1}{2}x^2-\frac{1}{4}x+\frac{27}{8}+\frac{21/8}{-2x+1}

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