7. Factorització d'un polinomi

7.2. Factorització polinomis grau >2

Exemple 1

Donat el polinomi P parèntesi esquerre x parèntesi dret igual 3 x al cub més 4 x al quadrat menys 5 x menys 2 factoritza'l al màxim, és a dir escriu-lo com a producte de factors de grau 1. Aprofita després la factorització obtinguda per trobar-ne les tres arrels.

Ho farem de dues maneres:

FORMA 1

Com aquest polinomi no té factors comuns ni tampoc es tracta de cap igualtat notable començarem buscant factors de tipus (x-a) aplicant Ruffini amb el valor a. (això equival a trobar les arrels).

És a dir dividirem el polinomi per (x-a) si el residu dóna 0, voldrà dir que té el factor (x-a), si el residu no dóna 0, en buscarem un altre.

Comencem provant els valors enters que han de ser divisors del terme independent del polinomi.

Com en aquest cas és un -2 els seus divisors són {+1, -1, +2, -2} aquestes són les úniques possibles arrels enteres del polinomi.

Comencem provant per 1

3

4

-5

-2

1 3 7 2
3 7 2 0

Com hem obtingut residu 0, vol dir que (x-1) és un factor i per tant de moment ja sabem que el polinomi P(x) es pots escriure així:

P parèntesi esquerre x parèntesi dret igual 3 x al cub més 4 x al quadrat menys 5 x menys 2 igual parèntesi esquerre x menys 1 parèntesi dret per parèntesi esquerre 3 x ² més 7 x més 2 parèntesi dretobservem que els coeficients del segon factor es corresponen amb els que hem obtingut com a quocient del Ruffini.

Cal continuar perquè encara tenim un factor de grau dos. Seguirem aplicant Ruffini al segon factor. Provem pel valor -2 (al quadern pots provar els altres i veuràs que no donen residu 0)

3

7

2

-2 -6 -2
3 1 0

Tenim un altre factor i de fet ja estem perquè en el quocient de Ruffini ens queda el tercer factor que busquem.

P parèntesi esquerre x parèntesi dret igual 3 x al cub més 4 x al quadrat menys 5 x menys 2 igual parèntesi esquerre x menys 1 parèntesi dret per parèntesi esquerre 3 x ² més 7 x més 2 parèntesi dret igual espai parèntesi esquerre x menys 1 parèntesi dret per parèntesi esquerre x més 2 parèntesi dret parèntesi esquerre 3 x més 1 parèntesi dret

Un cop tenim els tres factors de grau 1, aprofitem la factorització per trobar les tres arrels que seran els valors que anulen cadascun dels tres factors.

x menys 1 igual 0 espai fletxa doble esquerra i dreta x igual 1 espai espai espai espai espai espai espai espai espai fletxa doble dreta espai espai espai espai espai 1 espai é s espai a r r e l
x més 2 espai igual 0 fletxa doble esquerra i dreta x igual menys 2 espai espai espai espai espai fletxa doble dreta menys 2 espai é s espai espai a r r e l
3 x més 1 igual 0 fletxa doble esquerra i dreta x igual menys 1 terç espai fletxa doble dreta menys 1 terç espai é s espai a r r e l


FORMA 2

La primera part la faríem exactament igual, és a dir buscaríem un primer factor de tipus (x-a) i provaríem pels divisors de -2 concretament comencem per 1

3

4

-5

-2

1 3 7 2
3 7 2 0

Com hem obtingut residu 0, vol dir que (x-1) és un factor i per tant de moment ja sabem que el polinomi P(x) es pots escriure així:

P parèntesi esquerre x parèntesi dret igual 3 x al cub més 4 x al quadrat menys 5 x menys 2 igual parèntesi esquerre x menys 1 parèntesi dret per parèntesi esquerre 3 x ² més 7 x més 2 parèntesi dret

Arribat aquest punt en lloc de continuar fent Ruffini podem treballar directament amb el factor de grau 2 que hem obtingut. Li buscarem les arrels i cada arrel ens donarà un factor de tipus (x-arrel)

Apliquem la fórmula de resolució de les equacions de segon grau per a resoldre 3 x ² més 7 x més 2 igual 0. Per tant a=3 , b= 7 i c=2

bold italic x negreta igual fracció numerador negreta menys negreta b negreta més-menys arrel quadrada de negreta b elevat a negreta 2 negreta menys negreta 4 negreta per negreta a negreta per negreta c fi arrel entre denominador negreta 2 negreta per negreta a fi fracció negreta igual fracció numerador negreta menys negreta 7 negreta més-menys arrel quadrada de negreta 7 elevat a negreta 2 negreta menys negreta 4 negreta per negreta 3 negreta per negreta 2 fi arrel entre denominador negreta 2 negreta per negreta 3 fi fracció negreta igual fracció numerador negreta menys negreta 7 negreta més-menys arrel quadrada de negreta 49 negreta menys negreta 24 fi arrel entre denominador negreta 6 fi fracció negreta igual
negreta espai negreta espai negreta espai fracció numerador negreta menys negreta 7 negreta més-menys arrel quadrada de negreta 25 entre denominador negreta 6 fi fracció negreta igual fracció numerador negreta menys negreta 7 negreta més-menys negreta 5 entre denominador negreta 6 fi fracció negreta igual obre claus taula atributs alineació columna left fin atributs fila cel·la negreta x subíndex negreta 1 negreta igual fracció numerador negreta menys negreta 7 negreta menys negreta 5 entre denominador negreta 6 fi fracció negreta igual fracció numerador negreta menys negreta 12 entre denominador negreta 6 fi fracció negreta igual negreta menys negreta 2 fi cel·la fila cel·la negreta x subíndex negreta 2 negreta igual fracció numerador negreta menys negreta 7 negreta més negreta 5 entre denominador negreta 6 fi fracció negreta igual fracció numerador negreta menys negreta 2 entre denominador negreta 6 fi fracció negreta igual fracció numerador negreta menys negreta 1 entre denominador negreta 3 fi fracció fi cel·la fi taula tanca

I ara cal vigilar.

Tenim l' arrel -2 , per tant tenim el factor estil mida 14px parèntesi esquerre x menys parèntesi esquerre menys 2 parèntesi dret parèntesi dret espai é s espai a espai d i r espai parèntesi esquerre x més 2 parèntesi dret fi estil

Com també tenim l'arrel estil mida 14px fracció numerador menys 1 entre denominador 3 fi fracció fi estil, tindrem el factor estil mida 14px parèntesi esquerre x menys parèntesi esquerre menys 1 terç parèntesi dret parèntesi dret espai é s espai a espai d i r espai parèntesi esquerre x més 1 terç parèntesi dret fi estil

Finalment escrivim el polinomi factoritzat així P parèntesi esquerre x parèntesi dret igual 3 x al cub més 4 x al quadrat menys 5 x menys 2 igual negreta 3 parèntesi esquerre x menys 1 parèntesi dret per parèntesi esquerre x més 2 parèntesi dret per parèntesi esquerre x més 1 terç parèntesi dret

Observeu que en aquest cas ha calgut posar un 3 davant perquè el polinomi inicial té un 3 en el coeficient de grau màxim.

Fixeu-vos també que estil mida 14px 3 parèntesi esquerre x més 1 terç parèntesi dret igual parèntesi esquerre 3 x més 1 parèntesi dret fi estilque és el factor que ens havia sortit en el primer mètode, qualsevol dels dos factors és correcte, perquè té grau 1.

Les arrels ja les tenim, 1 coma espai menys 2 espai i espai fracció numerador menys 1 entre denominador 3 fi fracció.


Exemple 2

Factoritzar el polinomi P parèntesi esquerre x parèntesi dret igual x elevat a 4 menys 8 x al cub més 11 x al quadrat més 32 x menys 60
 
   Divisors del terme independent D(60) = {±1,±2,±3,±4,±5,±6,±10,±12,±15,±20,±30,±60}


1

-8

11

32

-60

2
2 -12 -2 60

1 -6 -1 30 0
-2
-2 16 -30

1 -8 15 0
3
3 -15


1 -5 0


Per tant,   

                estil mida 18px P parèntesi esquerre x parèntesi dret igual x elevat a 4 menys 8 x al cub més 11 x al quadrat més 32 x menys 60 igual parèntesi esquerre x menys 2 parèntesi dret per parèntesi esquerre x més negreta 2 parèntesi dret per parèntesi esquerre x menys negreta 3 parèntesi dret per parèntesi esquerre bold italic x negreta menys negreta 5 parèntesi dret fi estil

Observacions: Recordem que un cop arribem a un polinomi de grau dos ja tenim na fórmula per trobar les arrels i això pot resultar més ràpid en ocasions que provar per Ruffini.

ARRELS D'UN POLINOMI FACTORITZAT

Un cop tenim el polinomi factoritzat les arrels del polinomi són els valors que anul·len cada factor, per tant caldrà igualar a zero cada factor.

Així seguint l'exemple anterior, el polinomi estil mida 14px P parèntesi esquerre x parèntesi dret igual x elevat a 4 menys 8 x al cub més 11 x al quadrat més 32 x menys 60 igual parèntesi esquerre x menys 2 parèntesi dret per parèntesi esquerre x més negreta 2 parèntesi dret per parèntesi esquerre x menys negreta 3 parèntesi dret per parèntesi esquerre bold italic x negreta menys negreta 5 parèntesi dret fi estil

té les arrels té les arrels 2, -2 , 3 i 5  ja que:

x - 2 = 0------> x = 2

x + 2 = 0------>x = -2

x - 3 = 0 ------> x = 3

x - 5 = 0 ------> x = 5

ORDRE DE MULTIPLICITAT D'UNA ARREL

Si un factor (x-a) es repeteix n vegades a la factorització apareixerà amb potència (x-a)n llavors direm que a és una arrel del polinomi d'ordre o multiplicitat n. És a dir té l'arrel repetida n vegades.

Exemple:

P(x)= (x+1)2(x-6) té l'arrel -1 amb multiplicitat 2 i l'arrel 6