5.4: Множення многочленів
Цілі навчання
- Помножте многочлен на моном.
- Помножте многочлен на біном.
- Помножте многочлен на многочлен будь-якого розміру.
- Розпізнавати і розрахувати спеціальні продукти.
- Множення поліноміальних функцій.
Множення на мономіал
Згадайте правило добутку для показників: якщоm іn є натуральними числами, то
xm⋅xn=xm+n
Іншими словами, при множенні двох виразів з однаковою базою додайте показники. Це правило діє при множенні мономіала на мономіал. Щоб знайти добуток мономіалів, помножте коефіцієнти і складіть показники змінних факторів з однаковою базою. Наприклад,
3x⋅5x2=3⋅5⋅x1⋅x2Commutativeproperty=15x1+2Productruleforexponents=15x3
Щоб помножити многочлен на мономіал, застосуйте розподільну властивість, а потім спростіть кожен член.
Приклад5.4.1
Помножити:
−5x(4x−2).
Рішення:
В цьому випадку помножте мономіал−5x,, на біноміальний,4x−2. Застосовуємо розподільну властивість, а потім спрощуємо.
.png)
Відповідь:
−20x2+10x
Приклад5.4.2
Помножити:
2x2(3x2−5x+1).
Рішення:
Застосовуємо розподільну властивість, а потім спрощуємо.
.png)
Відповідь:
6x4−10x3+2x2
Приклад5.4.3
Помножити:
−3ab2(a2b3+2a3b−6ab−4).
Рішення:
Відповідь:
Підводячи підсумок, множення полінома на мономіал передбачає розподільну властивість та правило добутку для експонентів. Помножте всі члени многочлена на мономіал. Для кожного члена помножте коефіцієнти і додайте показники змінних, де основи однакові.
Вправа5.4.1
Помножити:
−5x2y(2xy2−3xy+6x2y−1).
- Відповідь
-
−10x3y3+15x3y2−30x4y2+5x2y
Множення на біноміал
Точно так само, як ми використовували розподільну властивість, щоб знайти добуток мономіального та біноміального, ми будемо використовувати його, щоб знайти добуток двох біноміалів.
(a+b)(c+d)=(a+b)⋅c+(a+b)⋅d=ac+bc+ad+bd=ac+ad+bc+bd
Тут ми застосовуємо властивість distributive кілька разів, щоб отримати кінцевий результат. Цей же результат виходить за один крок, якщо застосувати розподільну властивість доa іb окремо наступним чином:
.png)
Це часто називають методом FOIL. Ми додаємо продукти перших членів кожного біноміалаac, зовнішніхo термінівad, внутрішніх термінівi іbc, нарешті, останніх термінівbd. Цей мнемонічний пристрій працює лише для продуктів біноміалів; отже, найкраще просто пам'ятати, що застосовується розподільна властивість.
Приклад5.4.4
Помножити:
(2x+3)(5x−2).
Рішення:
Розподілити,2x а потім розподілити3.
Спростіть, комбінуючи подібні терміни.
=10x2+11x−6
Відповідь:
10x2+11x−6
Приклад5.4.5
Помножити:
(12x−14)(12x+14).
Рішення:
Розподілити,12x а потім розподілити−14.
(12x−14)(12x+14)=12x12x+12x⋅14+(−14)⋅12x+(−14)⋅14=14x2+18x−18x−116=14x2−116
Відповідь:
14x2−116
Приклад5.4.6
Помножити:
(3y2−1)(2y+1).
Рішення:
Відповідь:
6y3+3y2−2y−1
Після застосування розподільного майна комбінуйте будь-які подібні терміни.
Приклад5.4.7
Помножити:
(x2−5)(3x2−2x+2).
Рішення:
Після множення кожного члена триноміала наx2 і−5, спростити.
Відповідь:
3x4−2x3−13x2+10x−10
Приклад5.4.8
Помножити:
(2x−1)3.
Рішення:
Виконуйте по одному виробу за раз.
.png)
Відповідь:
8x3−12x2+6x−1
На цьому етапі варто вказати на поширену помилку:
(2x−1)3≠(2x)3−(1)3
Плутанина походить від продукту до силового правила експонентів, де ми застосовуємо владу до всіх факторів. Оскільки в дужках є два терміни, це правило не застосовується. Слід подбати про те, щоб зрозуміти, чим відрізняється в наступних двох прикладах:
(xy)2=x2y2✓(x+y)2≠x2+y2x
Вправа5.4.2
Помножити:
(2x−3)(7x2−5x+4).
- Відповідь
-
14x3−31x2+23x−12
добуток многочленів
При множенні многочленів ми застосовуємо розподільне властивість багато разів. Помножте всі члени кожного многочлена, а потім об'єднайте як члени.
Приклад5.4.9
Помножити:
(2x2+x−3)(x2−2x+5).
Рішення:
Помножте кожен член першого тріноміалу на кожен член другого триноміалу, а потім об'єднайте подібні члени.
Вирівнювання подібних термінів у стовпцях, як у нас тут, допомагає в процесі спрощення
Відповідь:
2x4−3x3+5x2+11x−15
Зверніть увагу, що при множенні тріноміала на триноміал ми отримуємо дев'ять членів перед спрощенням. Фактично, при множенніn -членного многочлена на m-членний многочлен миn×m отримаємо члени. У попередньому прикладі нас попросили помножити і виявили, що
(2x2+x−3)(x2−2x+5)=2x4−3x3+5x2+11x−15
Оскільки легко зробити невелику помилку обчислення, гарною практикою є простежити кроки подумки, щоб переконатися, що операції були виконані правильно. Крім того, ми можемо перевірити, оцінюючи будь-яке значення дляx обох виразів, щоб переконатися, що результати однакові. Тут вибираємоx=2:
(2x2+x−3)(x2−2x+5)=(2(2)2+(2)−3)((2)2−2(2)+5)=(8+2−3)(4−4+5)=(7)(5)=35
Оскільки результати випадково можуть бути однаковими, перевірка шляхом оцінки не обов'язково доводить, що ми правильно помножили. Однак, перевіривши кілька значень, ми можемо бути досить впевнені, що продукт правильний.
Вправа5.4.3
Помножити:
(x2−2x−3)2.
- Відповідь
-
x4−4x3−2x2+12x+9
Спеціальні продукти
У цьому розділі мета полягає в тому, щоб розпізнати певні спеціальні продукти, які часто зустрічаються при нашому вивченні алгебри. Ми розробимо три формули, які будуть дуже корисні в міру просування. Три слід запам'ятати. Почнемо з розгляду наступних двох розрахунків:
(a+b)2=(a+b)(a+b)(a−b)2=(a−b)(a−b)=a2+ab+ba+b2=a2−ab−ba+b2=a2+ab+ab+b2=a2−ab−ab+b2=a2+2ab+b2=a2−2ab+b2
Це призводить нас до двох формул, які описують ідеальні квадратні триноми:
(a+b)2=a2+2ab+b2
(a−b)2=a2−2ab+b2
Ми можемо використовувати ці формули, щоб швидко квадратувати біном.
Приклад5.4.10
Помножити:
(3x+5)2.
Рішення:
Осьa=3x іb=5. Застосовуємо формулу:
(a+b)2=a2+2ab+b2↓↓↓↓(3x+5)2=(3x)2+2⋅(3x)(5)+(5)2=9x2+30x+25
Відповідь:
9x2+30x+25
Цей процес повинен стати рутинним досить, щоб його виконували подумки.
Приклад5.4.11
Помножити:
(x−4)2.
Рішення:
Осьa=x іb=4. Застосовують відповідну формулу наступним чином:
(a−b)2=a2−2ab+b2↓↓↓↓(x−4)2=(x)2−2⋅(x)(4)+(4)2=x2−8x+16
Відповідь:
x2−8x+16
Наш третій спеціальний продукт:
(a+b)(a−b)=a2−ab+ba−b2=a2−ab+ab−b2=a2−b2
Цей твір називається різницею квадратів:
(a+b)(a−b)=a2−b2
Біноміали(a+b) і(a−b) називаються сполученими біномами. Тому при множенні сполучених бічленів середній термін усуває, а твір сам по собі є біноміальним.
Приклад5.4.12
Помножити:
(7x+4)(7x−4).
Рішення:
Відповідь:
49x2−16
Вправа5.4.4
Помножити:
(−5x+2)2.
- Відповідь
-
25x2−20x+4
Множення многочленних функцій
Ми використовуємо позначення функцій для позначення множення наступним чином:
Множення функцій: | (f⋅g)(x)=f(x)⋅g(x) |
---|
Приклад5.4.13
Обчисліть:
(f⋅g)(x), з огляду наf(x)=5x2 іg(x)=−x2+2x−3.
Рішення:
Помножте всі члени триноміала на мономіальну функціюf(x).
(f⋅g)(x)=f(x)⋅g(x)=5x2⋅(−x2+2x−3)=−5x4+10x3−15x2
Відповідь:
(f⋅g)(x)=−5x4+10x3−15x2
Приклад5.4.14
Обчисліть:
(f⋅g)(−1), з огляду наf(x)=−x+3 іg(x)=4x2−3x+6.
Рішення:
Для початку визначитеся(f⋅g)(x).
(f⋅g)(x)=f(x)⋅g(x)=(−x+3)(4x2−3x+6)=−4x3+3x2−6x+12x2−9x+18=−4x3+15x2−15x+18
У нас є
\ (f\ точка г) (х) = -4x^ {3} +15х^ {2} -15х+18
Далі−1 підставляємо зміннуx.
(f⋅g)(−1)=−4(−1)3+15(−1)2−15(−1)+18=−4⋅(−1)+15⋅1+15+18=4+15+15+18=52
Відповідь:
(f⋅g)(−1)=52
(f⋅g)(−1)=f(−1)⋅g(−1)Тому що ми могли б альтернативно обчислитиf(−1) іg(−1) окремо, а потім помножити результати (спробуйте це як вправу). Однак, якби нас попросили оцінити кілька значень для функції(f⋅g)(x), найкраще спочатку визначити загальну форму, як ми маємо в попередньому прикладі.
Ключові винос
- Щоб помножити многочлен на мономіал, застосуйте розподільну властивість, а потім спростіть кожен з отриманих членів.
- Щоб помножити многочлени, помножте кожен член у першому многочлені з кожним членом у другому многочлені. Потім комбінуйте подібні терміни.
- Добутокn -членного многочлена іm -членного полінома призводить до того, щоm×n термін поліном перед об'єднанням подібних термінів.
- Перевірте результати, оцінюючи значення у вихідному виразі та у вашій відповіді, щоб переконатися, що результати однакові.
- Використовуйте формули для спеціальних продуктів, щоб швидко розмножити біноміали, які часто зустрічаються в алгебрі.
Вправа5.4.5 Product of a Monomial and a Polynomial
Помножити.
- 5x(−3x2y)
- (−2x3y2)(−3xy4)
- 12(4x−3)
- −34(23x−6)
- 3x(5x−2)
- −4x(2x−1)
- x2(3x+2)
- −6x2(5x+3)
- 2ab(4a−2b)
- 5a2b(a2−b2)
- 6x2y3(−3x3y+xy2)
- 3ab3(−5ab3+6a2b)
- −12x2y(4xy−10)
- −3x4y2(3x8y3)
- 2x2(−5x3)(3x4)
- 4ab(a2b3c)(a4b2c4)
- −2(5x2−3x+4)
- 45(25x2−50xy+5y2)
- 3x(5x2−2x+3)
- −x(x2+x−1)
- x2(3x2−5x−7)
- x3(−4x2−7x+9)
- 14x4(8x3−2x2+12x−5)
- −13x3(32x5−23x3+92x−1)
- a2b(a2−3ab+b2)
- 6a2bc3(2a−3b+c2)
- 23xy2(9x3y−27xy+3xy3)
- −3x2y2(12x2−10xy−6y2)
- Знайдіть продукт3x і2x2−3x+5.
- Знайдіть продукт−8y іy2−2y+12.
- Знайдіть продукт−4x іx4−3x3+2x2−7x+8.
- Знайдіть продукт3xy2 і−2x2y+4xy−xy2.
- Відповідь
-
1. −15x3y
3. 2x−32
5. 15x2−6x
7. 3x3+2x2
9. 8a2b−4ab2
11. −18x5y4+6x3y5
13. −2x3y2+5x2y
15. −30x9
17. −10x2+6x−8
19. 15x3−6x2+9x
21. 3x4−5x3−7x2
23. 2x7−12x6+18x5−54x4
25. a4b−3a3b2+a2b3
27. 6x4y3−18x2y3+2x2y5
29. 6x3−9x2+15x
31. −4x5+12x4−8x3+28x2−32x
Вправа5.4.6 Product of a Binomial and a Polynomial
Помножити.
- (3x−2)(x+4)
- (x+2)(x−3)
- (x−1)(x+1)
- (3x−1)(3x+1)
- (2x−5)(x+3)
- (5x−2)(3x+4)
- (−3x+1)(x−1)
- (x+5)(−x+1)
- (y−23)(y+23)
- (12x+13)(32x−23)
- (34x+15)(14x+25)
- (15x+310)(35x−52)
- (y2−2)(y+2)
- (y3−1)(y2+2)
- (a2−b2)(a2+b2)
- (a2−3b)2
- (x−5)(2x2+3x+4)
- (3x−1)(x2−4x+7)
- (2x−3)(4x2+6x+9)
- (5x+1)(25x2−5x+1)
- (x−12)(3x2+4x−1)
- (13x−14)(3x2+9x−3)
- (x+3)3
- (x−2)3
- (3x−1)3
- (2x+y)3
- (5x−2)(2x3−4x2+3x−2)
- (x2−2)(x3−2x2+x+1)
- Відповідь
-
1. 3x2+10x−8
3. x2−1
5. 2x2+x−15
7. −3x2+4x−1
9. y2−49
11. 316x2+720x+225
13. y3+2y2−2y−4
15. a4−b4
17. 2x3−7x2−11x−20
19. 8x3−27
21. 3x3+52x2−3x+12
23. x3+9x2+27x+27
25. 27x3−27x2+9x−1
27. 10x4−24x3+23x2−16x+4
Вправа5.4.7 Product of Polynomials
Помножити.
- (x2−x+1)(x2+2x+1)
- (3x2−2x−1)(2x2+3x−4)
- (2x2−3x+5)(x2+5x−1)
- (a+b+c)(a−b−c)
- (a+2b−c)2
- (x+y+z)2
- (x−3)4
- (x+y)4
- Знайдіть об'єм прямокутного твердого тіла зі сторонами вимірюванняx,x+2 таx+4 одиницями.
- Знайдіть об'єм куба, де кожна сторона вимірюєx−5 одиниці виміру.
- Відповідь
-
1. x4+x3+x+1
3. 2x4+7x3−12x2+28x−5
5. a2+4ab−2ac+4b2−4bc+c2
7. x4−12x3+54x2−108x+81
9. x3+6x2+8x
Вправа5.4.8 Special Products
Помножити.
- (x+2)2
- (x−3)2
- (2x+5)2
- (3x−7)2
- (−x+2)2
- (−9x+1)2
- (a+6)2
- (2a−3b)2
- (23x+34)2
- (12x−35)2
- (x2+2)2
- (x2+y2)2
- (x+4)(x−4)
- (2x+1)(2x−1)
- (5x+3)(5x−3)
- (15x−13)(15x+13)
- (32x+25)(32x−25)
- (2x−3y)(2x+3y)
- (4x−y)(4x+y)
- (a3−b3)(a3+b3)
- Виготовляється коробочка, вирізаючи кути і склавши вгору краю квадратного шматка картону. Надано шаблон для картонної коробки висотою в2 дюйми. Знайдіть формулу для обсягу, якщо початковий шматок картону являє собою квадрат зі сторонами, що вимірюютьx дюйми.
Малюнок5.4.5 - Надано шаблон для картонної коробки висотою вx дюйми. Знайдіть формулу для обсягу, якщо початковий шматок картону являє собою квадрат зі сторонами, що вимірюють12 дюйми.
Малюнок5.4.6
- Відповідь
-
1. x2+4x+4
3. 4x2+20x+25
5. x2−4x+4
7. a2+12a+36
9. 49x2+x+916
11. x4+4x2+4
13. x2−16
15. 25x2−9
17. 94x2−425
19. 16x2−y2
21. V=2x2−16x+32кубічних дюймів
Вправа5.4.9 Multiplying Polynomial Functions
Для кожної задачі обчислити(f⋅g)(x), враховуючи функції.
- f(x)=8xіg(x)=3x−5
- f(x)=x2іg(x)=−5x+1
- f(x)=x−7іg(x)=6x−1
- f(x)=5x+3іg(x)=x2+2x−3
- f(x)=x2+6x−3іg(x)=2x2−3x+5
- f(x)=3x2−x+1іg(x)=−x2+2x−1
- Відповідь
-
1. (f⋅g)(x)=24x2−40x
3. (f⋅g)(x)=6x2−43x+7
5. (f⋅g)(x)=2x4+9x3−19x2+39x−15
Вправа5.4.10 Multiplying Polynomial Functions
Даноf(x)=2x−3 іg(x)=3x−1, знайдіть наступне
- (f⋅g)(x)
- (g⋅f)(x)
- (f⋅g)(0)
- (f⋅g)(−1)
- (f⋅g)(1)
- (f⋅g)(12)
- Відповідь
-
1. (f⋅g)(x)=6x2−11x+3
3. (f⋅g)(0)=3
5. (f⋅g)(1)=−2
Вправа5.4.11 Multiplying Polynomial Functions
Даноf(x)=5x−1 іg(x)=2x2−4x+5, знайдіть наступне.
- (f⋅g)(x)
- (g⋅f)(x)
- (f⋅g)(0)
- (f⋅g)(−1)
- (f⋅g)(1)
- (f⋅g)(12)
- (f⋅f)(x)
- (g⋅g)(x)
- Відповідь
-
1. (f⋅g)(x)=10x3−22x2+29x−5
3. (f⋅g)(0)=−5
5. (f⋅g)(1)=12
7. (f⋅f)(x)=25x2−10x+1
Вправа5.4.12 Discussion Board Topics
- Поясніть чому(x+y)2≠x2+y2.
- Поясніть, як швидко помножити біном з його сполученим. Наведемо приклад.
- Які переваги і недоліки використання мнемонічного приладу ФОЛЬГА?
- Відповідь
-
1. Відповіді можуть відрізнятися
3. Відповіді можуть відрізнятися