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Algebra · real student question

用綜合除法計算 x³ − 4x² + x + 6 除以 x + 1,再據此把這個三次式完全因式分解。

Question

用綜合除法計算 x3−4x2+x+6x^3-4x^2+x+6 除以 x+1x+1,再利用結果把這個三次式完全因式分解。

Step-by-step solution

  1. 先把 x+1x+1 改寫成 x−cx-c 的形式。 綜合除法角落那個數永遠是除式的零點,所以動手之前先改寫:

    x+1=x−(−1)  ⟹  c=−1x+1=x-(-1)\;\Longrightarrow\; c=-1

    碰到這種除式,寫成 +1+1 是最常犯的一個錯。餘式定理正好當安全網用:表格算出來的結果必須等於 f(−1)=−1−4−1+6=0f(-1)=-1-4-1+6=0。

  2. 把係數列出來。 x3−4x2+x+6x^3-4x^2+x+6 裡四個次數一個不缺,所以首列是

    1,  −4,  1,  61,\;-4,\;1,\;6

    正負號要跟著係數走,而不是跟著運算走;符號的記帳本來就是這張表替你自動完成的。

  3. 逐欄乘以 −1-1 再相加。

    −11−416−15−61−560\begin{array}{r|rrrr}-1 & 1 & -4 & 1 & 6\\ & & -1 & 5 & -6\\ \hline & 1 & -5 & 6 & 0\end{array}

    一步步來:1⋅(−1)=−11\cdot(-1)=-1,−4+(−1)=−5-4+(-1)=-5;接著 −5⋅(−1)=5-5\cdot(-1)=5,1+5=61+5=6;再 6⋅(−1)=−66\cdot(-1)=-6,6+(−6)=06+(-6)=0。乘以一個負的 cc 會讓中間那一列的符號正負交替,這本身就是個方便的目測檢查。

  4. 讀出商與餘式。 次數降一次,底列的 1,−5,6,01,-5,6,0 意味著

    商=x2−5x+6,餘式=0\text{商}=x^2-5x+6,\qquad \text{餘式}=0

    於是 x3−4x2+x+6=(x+1)(x2−5x+6)x^3-4x^2+x+6=(x+1)(x^2-5x+6)。

  5. 把二次的商也分解掉,收尾。 商 x2−5x+6x^2-5x+6 需要找兩個數,乘積為 66、和為 −5-5,也就是 −2-2 與 −3-3:

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

    於是完全因式分解與三個根是

    x3−4x2+x+6=(x+1)(x−2)(x−3),x=−1, 2, 3x^3-4x^2+x+6=(x+1)(x-2)(x-3),\qquad x=-1,\,2,\,3

    檢查常數項:(1)(−2)(−3)=6  ✓(1)(-2)(-3)=6\;\checkmark,與原三次式裡的 +6+6 對得上。

Answer

x3−4x2+x+6x+1=x2−5x+6(餘式 0),x3−4x2+x+6=(x+1)(x−2)(x−3)\frac{x^3-4x^2+x+6}{x+1}=x^2-5x+6\quad(\text{餘式 }0),\qquad x^3-4x^2+x+6=(x+1)(x-2)(x-3)

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