Oblicz wartości m i n, dla których wielomian W(x) jest podzielny przez wielomian P(x), jeśli [tex]W(x) = {x}^{4} + {x}^{3} + mx^{2} - 4x + n [/tex] oraz [tex]P(x) = {x}^{2} + x + 1[/tex].

PROSZĘ O WSZYSTKIE OBLICZENIA, dokładnie i wyjaśnić. ​



Odpowiedź :

Najpierw należy wykonać dzielenie pisemne W(x) przez P(x).

KROK 1.

Zapisujemy symbolicznie dzielenie wielomianu W(x) przez wielomian P(x). Oba wielomiany umieszczamy w nawiasach. Po "=" zostawiamy miejsce na wynik dzielenia.

[tex]\begin{array}{lll}{(x^4 +x^3 \quad \quad +mx^2 \quad\ -4x \quad\quad\qquad\quad+ n) & : & (x^2+x+1) = \end{array}[/tex]

KROK 2.

Dzielimy najwyższą potęgę dzielnej (czyli [tex]x^4[/tex]) przez najwyższą potęgę dzielnika (czyli [tex]x^2[/tex]). Wynik tego dzielenia zapisujemy po znaku "=".

[tex]\begin{array}{lll}{(x^4 +x^3 \quad \quad +mx^2 \quad\ -4x \quad\quad\qquad\quad+ n) & : & (x^2+x+1) = x^2 \end{array}[/tex]

KROK 3.

Otrzymany wynik mnożymy przez każdy składnik dzielnika i to, co wyjdzie, podpisujemy pod odpowiednią potęgą dzielnej (potęgę 4 pod potęgą 4, potęgę 3 pod potęgą 3 itd.), jednocześnie zmieniając znaki na przeciwne ("+" na "-", a "-" na "+").

[tex]\begin{array}{lll}{(x^4 +x^3 \quad \quad +mx^2 \quad\ -4x \quad\quad\qquad\quad+ n) & : & (x^2+x+1) = x^2 \\-x^4 - x^3\quad \quad\ -x^2\\\end{array}[/tex]

KROK 4.

Podkreślamy poziomą linią i wykonujemy odejmowanie. W przypadku 0 dla przejrzystości zapisujemy "=". W przypadku [tex]x^2[/tex] dodatkowo wyciągnąłem [tex]x^2[/tex] poza nawias.

[tex]\begin{array}{lll}{(x^4 +x^3 \quad \quad +mx^2 \quad\ -4x \quad\quad\qquad\quad+ n) & : & (x^2+x+1) = x^2 \\\underline{-x^4 - x^3\quad \quad\ -x^2\qquad\qquad\qquad\qquad\qquad\quad} & & \\\quad=\quad =\quad(m-1)x^2 \end{array}[/tex]

KROK 5.

Opuszczamy kolejne składniki dzielnej, kierując się zasadą, że opuszczamy ich tyle, ile wynosi stopień dzielnika (w tym zadaniu stopień dzielnika to 2, więc opuszczamy 2 kolejne składniki dzielnej).

[tex]\begin{array}{lll}{(x^4 +x^3 \quad \quad +mx^2 \quad\ -4x \quad\quad\qquad\quad+ n) & : & (x^2+x+1) = x^2 \\\underline{-x^4 - x^3\quad \quad\ -x^2\qquad\qquad\qquad\qquad\qquad\quad} & & \\\quad=\quad =\quad(m-1)x^2 \quad-4x \qquad \qquad\quad+n \end{array}[/tex]

KROK 6.

Dzielimy najwyższą potęgę wyrażenia pod kreską (czyli [tex](m-1)x^2[/tex])przez najwyższą potęgę dzielnika. Wynik dopisujemy na górze po znaku "=".

[tex]\begin{array}{lll}{(x^4 +x^3 \quad \quad +mx^2 \quad\ -4x \quad\quad\qquad\quad+ n) & : & (x^2+x+1) = x^2 + (m-1) \\\underline{-x^4 - x^3\quad \quad\ -x^2\qquad\qquad\qquad\qquad\qquad\quad} & & \\\quad=\quad =\quad(m-1)x^2 \quad-4x \qquad \qquad\quad+n \end{array}[/tex]

KROK 7.

Postępujemy analogicznie jak w kroku 3.

[tex]\begin{array}{lll}{(x^4 +x^3 \quad \quad +mx^2 \quad\ -4x \quad\quad\qquad\quad+ n) & : & (x^2+x+1) = x^2 + (m-1) \\\underline{-x^4 - x^3\quad \quad\ -x^2\qquad\qquad\qquad\qquad\qquad\quad} & & \\\quad=\quad =\quad(m-1)x^2 \quad-4x \qquad \qquad\quad+n & & \\\qquad \quad\quad-(m-1)x^2 - (m-1)x\quad\quad-(m-1)\quad\end{array}[/tex]KROK 8.

Postępujemy analogicznie jak w kroku 4.

[tex]\begin{array}{lll}{(x^4 +x^3 \quad \quad +mx^2 \quad\ -4x \quad\quad\qquad\quad+ n) & : & (x^2+x+1) = x^2 + (m-1) \\\underline{-x^4 - x^3\quad \quad\ -x^2\qquad\qquad\qquad\qquad\qquad\quad} & & \\\quad=\quad =\quad(m-1)x^2 \quad-4x \qquad \qquad\quad+n & & \\\qquad \quad\quad\underline{-(m-1)x^2 - (m-1)x+\quad\quad-(m-1)\quad} & &\\\qquad \qquad \qquad =\quad\quad - 4x -(m-1)x+ n-(m-1) & & \\\end{array}[/tex]UWAGA: Czynności te wykonujemy, aż stopień wyrażenia pod kreską będzie mniejszy od stopnia dzielnika. W naszym przypadku dzielenie jest zakończone, bo stopień wyrażenia pod kreską to 1, a stopień dzielnika 2.

Z tego dzielenia pozostała reszta widoczna pod poziomą kreską.

Uprośćmy ją trochę.

[tex]-4x-(m-1)x+n-(m-1)=-4x-mx+x+n-m+1=(-4-m+1)x+(n-m+1)=(-3-m)x+(n-m+1)[/tex]

Współczynnik przy x i wyraz wolny umieściłem w nawiasach, aby były bardziej przejrzyste.

Skoro wielomian W(x) ma być podzielny przez wielomian P(x), to ta reszta musi się równać 0. To znaczy, że współczynnik przy x i wyraz wolny reszty muszą się równać 0. Zapiszemy to w postaci układu równań i rozwiążemy ten układ.

[tex]\left \{ {{-3-m=0} \atop {n-m+1=0}} \right. \\\left \{ {{-m=3\ |:(-1)} \atop {n-m+1=0}} \right. \\\left \{ {{m=-3} \atop {n-(-3)+1=0}} \right. \\\left \{ {{m=-3} \atop {n+4=0}} \right. \\\left \{ {{m=-3} \atop {n=-4}} \right.[/tex]

Ostatecznie m = -3, a n = -4.