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5.5 : Diviser des polynômes

Objectifs d'apprentissage

À la fin de cette section, vous serez en mesure de :

  • Diviser les monômes
  • Diviser un polynôme par un monomial
  • Division de polynômes par division longue
  • Division de polynômes par division synthétique
  • Division des fonctions polynomiales
  • Utilisez le reste et les théorèmes factoriels

Avant de commencer, répondez à ce questionnaire de préparation.

  1. Ajoutez :3d+xd.
    Si vous avez oublié ce problème, consultez [lien].
  2. Simplifiez :30xy35xy.
    Si vous avez oublié ce problème, consultez [lien].
  3. Combinez des termes similaires :8a2+12a+1+3a25a+4.
    Si vous avez oublié ce problème, consultez [lien].

Diviser les monômes

Nous connaissons maintenant toutes les propriétés des exposants et les avons utilisées pour multiplier des polynômes. Nous utiliserons ensuite ces propriétés pour diviser les monômes et les polynômes.

Exemple5.5.1

Trouvez le quotient :54a2b3÷(6ab5).

Solution

Lorsque nous divisons des monômes avec plus d'une variable, nous écrivons une fraction pour chaque variable.

54a2b3÷(6ab5)Rewrite as a fraction.54a2b36ab5Use fraction multiplication.546·a2a·b3b5Simplify and use the Quotient Property.9·a·1b2Multiply.9ab2

Essayez-le ! 5.5.1

Trouvez le quotient :72a7b3÷(8a12b4).

Réponse

9a5b

Essayez-le ! 5.5.2

Trouvez le quotient :63c8d3÷(7c12d2).

Réponse

9dc4

Une fois que vous vous êtes familiarisé avec le processus et que vous l'avez pratiqué étape par étape à plusieurs reprises, vous pourrez peut-être en simplifier une fraction en une seule étape.

Exemple5.5.2

Trouvez le quotient :14x7y1221x11y6.

Solution

Veillez à simplifier1421 en divisant un facteur commun et à simplifier les variables en soustrayant leurs exposants.

14x7y1221x11y6Simplify and use the Quotient Property.2y63x4

Essayez-le ! 5.5.3

Trouvez le quotient :28x5y1449x9y12.

Réponse

4y27x4

Essayez-le ! 5.5.4

Trouvez le quotient :30m5n1148m10n14.

Réponse

58m5n3

Diviser un polynôme par un monomial

Maintenant que nous savons comment diviser un monôme par un monomial, la procédure suivante consiste à diviser un polynôme de deux termes ou plus par un monomial. La méthode que nous utiliserons pour diviser un polynôme par un monomial est basée sur les propriétés de l'addition de fractions. Nous allons donc commencer par un exemple pour examiner l'ajout de fractions. La somme sey5+25 simplifie eny+25. Nous allons maintenant procéder à l'inverse pour diviser une seule fraction en fractions distinctes. Par exemple,y+25 peut être écrity5+25.

C'est « l'inverse » de l'addition de fractions et cela indique que si a, b et c sont des nombres oùc0, alorsa+bc=ac+bc. Nous l'utiliserons pour diviser les polynômes par les monômes.

définition : DIVISION D'UN POLYNÔME PAR UN MONOMIAL

Pour diviser un polynôme par un monomial, divisez chaque terme du polynôme par le monomial.

Exemple5.5.3

Trouvez le quotient :(18x3y36xy2)÷(3xy).

Solution

(18x3y36xy2)÷(3xy)Rewrite as a fraction.18x3y36xy23xyDivide each term by the divisor. Be careful with the signs!18x3y3xy36xy23xySimplify.6x2+12y

Essayez-le ! 5.5.5

Trouvez le quotient :(32a2b16ab2)÷(8ab).

Réponse

4a+2b

Essayez-le ! 5.5.6

Trouvez le quotient :(48a8b436a6b5)÷(6a3b3).

Réponse

8a5b+6a3b2

Diviser les polynômes en utilisant la division longue

Divisez un polynôme par un binôme, nous suivons une procédure très similaire à la division longue des nombres. Examinons donc attentivement les étapes à suivre lorsque nous divisons un nombre à 3 chiffres, 875, par un nombre à 2 chiffres, 25.

Cette figure montre la division longue de 875 divisée par 25. 875 est étiqueté dividende et 25 est étiqueté diviseur. Le résultat de 35 est marqué comme quotient. Le 3 sur 35 est déterminé à partir du nombre de fois que nous pouvons diviser 25 en 87. La multiplication de 25 et 3 donne 75. 75 est soustrait de 87 pour obtenir 12. Le 5 de 875 est abaissé pour passer de 12 à 125. Le 5 sur 35 est déterminé à partir du nombre de fois où vous pouvez diviser 25 en 125. Puisque 25 passe uniformément en 125, il n'y a pas de reste. Le résultat de la soustraction de 125 de 125 est 0, ce qui est marqué comme reste.

On vérifie la division en multipliant le quotient par le diviseur. Si nous avons fait la division correctement, le produit devrait être égal au dividende.

35·25875

Nous allons maintenant diviser un trinôme par un binôme. Au fur et à mesure que vous lisez l'exemple, remarquez à quel point les étapes sont similaires à celles de l'exemple numérique ci-dessus.

Exemple5.5.4

Trouvez le quotient :(x2+9x+20)÷(x+5).

Solution

(x2+9x+20)÷(x+5)
Écrivez-le comme un problème de division longue.
Assurez-vous que le dividende est sous forme standard.

x+5x2+9x+200

Divisezx2 parx. Il peut être utile de se demander : «x Par quoi dois-je multiplier
pour obtenirx2 ? »

xx+5x2+9x+200

Mettez la réponse,x, dans le quotient sur lex terme.
xMultipliez parx+5. Alignez les conditions similaires sous le dividende.

xx+5x2+9x+200x2+5x_

Soustrairex2+5x dex2+9x.
Il vous sera peut-être plus facile de modifier les signes, puis de les ajouter.
Ensuite, annulez le dernier mandat,20.

xx+5x2+009x+200x2+(5x)_4x+20


Divisez4x parx. Il peut être utile de se demander : «x Par quoi
dois-je multiplier pour obtenir4x ? »
Mettez la réponse,4, dans le quotient sur le terme constant.

x+04x+5x2+009x+200x2+(5x)_4x+20

Multipliez 4 foisx+5.

x+04x+5x2+009x+200x2+(5x)_4x+204x+20_

Soustraire4x+20 de4x+20.

x+04x+5x2+009x+200x2+(5x)_4x+204x+(20)_0

Vérifiez :

Multiply the quotient by the divisor.(x+4)(x+5)You should get the dividend.x2+9x+20

 
Essayez-le ! 5.5.7

Trouvez le quotient :(y2+10y+21)÷(y+3).

Réponse

y+7

Essayez-le ! 5.5.8

Trouvez le quotient :(m2+9m+20)÷(m+4).

Réponse

m+5

Lorsque nous avons divisé 875 par 25, nous n'avions plus de reste. Mais parfois, la division des nombres laisse du reste. Il en va de même lorsque nous divisons des polynômes. Dans l'exemple suivant, nous aurons une division qui laissera un reste. Nous écrivons le reste sous forme de fraction avec le diviseur comme dénominateur.

Revenez sur les dividendes présentés dans les exemples précédents. Les termes étaient écrits par ordre décroissant de degrés et aucun diplôme ne manquait. Dans cet exemple, le dividende sera dex4x2+5x6. Il manque unx3 terme. Nous l'ajouterons0x3 comme espace réservé.

Exemple5.5.5

Trouvez le quotient :(x4x2+5x6)÷(x+2).

Solution

Notez qu'il n'y a pas dex3 terme dans le dividende. Nous l'ajouterons0x3 comme espace réservé.

  .
Écrivez-le comme un problème de division longue. Assurez-vous que le dividende est sous une forme standard avec des espaces réservés pour les termes manquants. .
Divisezx4 parx.
Mettez la réponse,x3, dans le quotient sur lex3 terme.
x3Multipliez parx+2. Alignez les termes similaires.
Soustrayez puis réduisez le terme suivant.
.
Divisez2x3 parx.
Mettez la réponse,2x2, dans le quotient sur lex2 terme.
2x2Multipliez parx+1. Alignez les termes similaires
Soustraire et réduisez le terme suivant.
.
Divisez3x2 parx.
Mettez la réponse,3x, dans le quotient sur lex terme.
3xMultipliez parx+1. Alignez les termes similaires.
Soustrayez et réduisez le terme suivant.
.
Divisezx parx.
Mettez la réponse,1, dans le quotient sur le terme constant.
1Multipliez parx+1. Alignez les termes similaires.
Changez les signes, ajoutez.

Écrivez le reste sous forme de fraction avec le diviseur comme dénominateur.
.
Pour vérifier, multipliez(x+2)(x32x2+3x14x+2).
Le résultat devrait êtrex4x2+5x6.
 
Essayez-le ! 5.5.9

Trouvez le quotient :(x47x2+7x+6)÷(x+3).

Réponse

x33x2+2x+1+3x+3

Essayez-le ! 5.5.10

Trouvez le quotient :(x411x27x6)÷(x+3).

Réponse

x33x22x13x+3

Dans l'exemple suivant, nous allons diviser par2a3. Lorsque nous divisons, nous devrons prendre en compte les constantes ainsi que les variables.

Exemple5.5.6

Trouvez le quotient :(8a3+27)÷(2a+3).

Solution

Cette fois, nous allons montrer la division en une seule étape. Nous devons ajouter deux espaces réservés pour diviser.

  .
  .

Pour vérifier, multipliez(2a+3)(4a26a+9).

Le résultat devrait être8a3+27.

Essayez-le ! 5.5.11

Trouvez le quotient :(x364)÷(x4).

Réponse

x2+4x+16

Essayez-le ! 5.5.12

Trouvez le quotient :(125x38)÷(5x2).

Réponse

25x2+10x+4

Diviser des polynômes en utilisant la division synthétique

Comme nous l'avons déjà mentionné, les mathématiciens aiment trouver des modèles pour faciliter leur travail. Comme la division longue peut être fastidieuse, revenons sur la division longue que nous avons faite dans Example et cherchons quelques modèles. Nous l'utiliserons comme base pour ce que l'on appelle la division synthétique. Le même problème dans le format de division synthétique est illustré ci-dessous.

La figure montre la division longue de 1 x carré plus 9 x plus 20 divisée par x plus 5 juste à côté du même problème posé avec la division synthétique. Dans le problème de la division longue, les coefficients du dividende sont de 1, 9 et 20 et le zéro du diviseur est négatif 5. Dans le problème de division synthétique, nous écrivons simplement les nombres négatifs 5 1 9 20 avec une ligne séparant les 5 négatifs. Dans le problème de la division longue, les termes soustraits sont 5 x et 20. Dans le problème de division synthétique, la deuxième ligne est constituée des nombres négatifs 5 et négatifs 20. Le reste du problème est 0 et le quotient est x plus 4. La division synthétique place ces coefficients comme la dernière ligne 1 4 0.

La division synthétique supprime simplement les variables et les nombres répétés inutiles. Ici, tous lesx etx2 sont supprimés. ainsi que lesx2 et4x car ils sont opposés au terme ci-dessus.

  • La première ligne de la division synthétique correspond aux coefficients du dividende. Le5 est l'opposé du 5 dans le diviseur.
  • La deuxième ligne de la division synthétique contient les nombres indiqués en rouge dans le problème de division.
  • La troisième ligne de la division synthétique contient les chiffres indiqués en bleu dans le problème de division.

Notez que le quotient et le reste sont indiqués dans la troisième rangée.

Synthetic division only works when the divisor is of the form xc.

L'exemple suivant explique le processus.

Exemple5.5.7

Utilisez la division synthétique pour déterminer le quotient et le reste lorsqu'il2x3+3x2+x+8 est divisé parx+2.

Solution

Écrivez le dividende avec une puissance décroissante dex. .
Écrivez les coefficients des termes sur la première
ligne de la division synthétique.
.
Écrivez le diviseur asxc et placez c
dans la division synthétique de la case du diviseur.
.
Réduisez le premier coefficient à la troisième ligne. .
Multipliez ce coefficient par le diviseur et placez le
résultat sur la deuxième ligne sous le deuxième coefficient.
.
Ajoutez la deuxième colonne, en plaçant le résultat sur la troisième ligne. .
Multipliez ce résultat par le diviseur et placez le
résultat sur la deuxième ligne sous le troisième coefficient.
.
Ajoutez la troisième colonne, en plaçant le résultat sur la troisième ligne. .
Multipliez ce résultat par le diviseur et placez le
résultat sur la troisième ligne sous le troisième coefficient.
.
Ajoutez la dernière colonne, en plaçant le résultat sur la troisième ligne. .
Le quotient est de 22x21x+3 et le reste est de 2.  

La division est terminée. Les chiffres de la troisième rangée nous donnent le résultat. Ce2   1   3 sont les coefficients du quotient. Le quotient est2x21x+3. Le 2 dans la case de la troisième rangée correspond au reste.

Vérifiez :

(quotient)(divisor)+remainder=dividend(2x21x+3)(x+2)+2?=2x3+3x2+x+82x3x2+3x+4x22x+6+2?=2x3+3x2+x+82x3+3x2+x+8=2x3+3x2+x+8

Essayez-le ! 5.5.13

Utilisez la division synthétique pour déterminer le quotient et le reste lorsqu'il3x3+10x2+6x2 est divisé parx+2.

Réponse

3x2+4x2; 2

Essayez-le ! 5.5.14

Utilisez la division synthétique pour déterminer le quotient et le reste lorsqu'il4x3+5x25x+3 est divisé parx+2.

Réponse

4x23x+1;1

Dans l'exemple suivant, nous allons effectuer toutes les étapes ensemble.

Exemple5.5.8

Utilisez la division synthétique pour déterminer le quotient et le reste lorsqu'ilx416x2+3x+12 est divisé parx+4.

Solution

Le polynômex416x2+3x+12 a son terme dans l'ordre décroissant mais nous remarquons qu'il n'y a pas dex3 terme. Nous ajouterons un 0 comme espace réservé pour lex3 terme. Dans laxc forme, le diviseur estx(4).

La figure montre les résultats de l'utilisation de la division synthétique avec l'exemple du polynôme x à la quatrième puissance moins 16 x au carré plus 3 x plus 12 divisé par x plus 4. Le numéro du diviseur est négatif 4. La première ligne est 1 0 moins 16 3 12. La première colonne est 1, vide, 1. La deuxième colonne est négative 16 16 0. La troisième colonne est 3 0 3. La quatrième colonne est 12 moins 12 0.

Nous avons divisé un4th polynôme de1st degrés par un polynôme de degrés, de sorte que le quotient sera un polynôme de3rd degrés.

En lisant la troisième ligne, le quotient contient les coefficients1   4   0   3, qui sontx34x2+3. Le reste
est égal à 0.

Essayez-le ! 5.5.15

Utilisez la division synthétique pour déterminer le quotient et le reste lorsqu'ilx416x2+5x+20 est divisé parx+4.

Réponse

x34x2+5; 0

Essayez-le ! 5.5.16

Utilisez la division synthétique pour déterminer le quotient et le reste lorsqu'ilx49x2+2x+6 est divisé parx+3.

Réponse

x33x2+2; 0

Diviser les fonctions polynomiales

Tout comme les polynômes peuvent être divisés, les fonctions polynomiales peuvent également être divisées.

définition : DIVISION DES FONCTIONS POLYNOMIALES

Pour les fonctionsf(x) etg(x), oùg(x)0,

(fg)(x)=f(x)g(x)

Exemple5.5.9

Pour les fonctionsf(x)=x25x14 etg(x)=x+2, trouvez :

  1. (fg)(x)
  2. (fg)(4).

Solution

L'équation montre que f sur g de x est égal à f de x divisé par g de x. Cela se traduit par un problème de division indiquant x au carré moins 5x moins 14 divisé par x plus 2. Le quotient est x moins 7.

Substitute for f(x) and g(x).(fg)(x)=x25x14x+2Divide the polynomials.(fg)(x)=x7

ⓑ En partie ⓐ nous avons trouvé(fg)(x) et on nous demande maintenant de le trouver(fg)(4).

(fg)(x)=x7To find (fg)(4), substitute x=4.(fg)(4)=47(fg)(4)=11

Essayez-le ! 5.5.17

Pour les fonctionsf(x)=x25x24 etg(x)=x+3, trouvez :

  1. (fg)(x)
  2. (fg)(3).
Répondez à une

(fg)(x)=x8

Réponse b

(fg)(3)=11

Essayez-le ! 5.5.18

Pour les fonctionsf(x)=x25x36 etg(x)=x+4, trouvez :

  1. (fg)(x)
  2. (fg)(5).
Répondez à une

(fg)(x)=x9

Réponse b

(fg)(x)=x9

Utiliser le reste et le théorème des facteurs

Regardons les problèmes de division que nous venons de résoudre et qui ont fini par être résolus. Ils sont résumés dans le tableau ci-dessous. Si nous prenons le dividende de chaque problème de division et que nous l'utilisons pour définir une fonction, nous obtenons les fonctions affichées dans le graphique. Lorsque le diviseur est écrit sous la formexc, la valeur de la fonction atcf(c), est identique au reste du problème de division.

dividende Diviseurxc Reste Fonction f(c)
x4x2+5x6 \ (x−c \) » validation des données = « top">x(2) 4 f(x)=x4x2+5x6 \ (f (c) \) » validation des données = « top">4
3x32x210x+8 \ (x−c \) » validation des données = « top">x2 4 f(x)=3x32x210x+8 \ (f (c) \) » validation des données = « top">4
x416x2+3x+15 \ (x−c \) » validation des données = « top">x(4) 3 f(x)=x416x2+3x+15 \ (f (c) \) » validation des données = « top">3

Pour voir cela de manière plus générale, nous réalisons que nous pouvons corriger un problème de division en multipliant le quotient par le diviseur et en ajoutant le reste. En notation fonctionnelle, nous pourrions dire que pour obtenir le dividendef(x), nous multiplions le quotient,q(x) multiplions le diviseur et ajoutons le rester.xc

  .
Si nous évaluons cela àc, nous obtenons : .
  .
  .

Cela nous amène au théorème du reste.

Définition : THÉORÈME DU RESTE

Si la fonction polynomialef(x) est divisée parxc, le reste l'estf(c).

Exemple5.5.10

Utilisez le théorème du reste pour trouver le reste lorsqu'ilf(x)=x3+3x+19 est divisé parx+2.

Solution

Pour utiliser le théorème du reste, nous devons utiliser le diviseur duxc formulaire. Nous pouvons écrire le diviseurx+2 commex(2). Donc, le nôtrec est2.

Pour trouver le reste, nous évaluonsf(c) lequel estf(2).

  .
Pour évaluerf(2), remplacezx=2. .
Simplifiez. .
  .
  Le reste est égal à 5 lorsqu'f(x)=x3+3x+19il est divisé parx+2.
Contrôle :
utilisez une division synthétique pour vérifier.
 
.  
Le reste est de 5.  
Essayez-le ! 5.5.19

Utilisez le théorème du reste pour trouver le reste lorsqu'ilf(x)=x3+4x+15 est divisé parx+2.

Réponse

1

Essayez-le ! 5.5.20

Utilisez le théorème du reste pour trouver le reste lorsqu'ilf(x)=x37x+12 est divisé parx+3.

Réponse

6

Lorsque nous avons divisé8a3+27 par2a+3 dans Exemple, le résultat était4a26a+9. Pour vérifier notre travail, nous multiplions4a26a+9 par2a+3 pour obtenir8a3+27.

(4a26a+9)(2a+3)=8a3+27

Ecrit de cette façon, nous pouvons le voir4a26a+9 et2a+3 sommes des facteurs de8a3+27. Lorsque nous avons fait la division, le reste était nul.

Chaque fois qu'un diviseurxc,, divise une fonction polynomiale et donne un reste de zéro, nous disons que c'xcest un facteur def(x).f(x)

L'inverse est également vrai. Sixc est un facteur def(x) alorsxc divisera la fonction polynomiale, ce qui donne un reste de zéro.

Nous l'indiquerons dans le théorème des facteurs.

Définition : THÉORÈME DES FACTEURS

Pour toute fonction polynomialef(x),

  • sixc est un facteur def(x), alorsf(c)=0
  • sif(c)=0, alorsxc est un facteur def(x)
Exemple5.5.11

Utilisez le théorème du reste pour déterminer s'ilx4 est un facteur def(x)=x364.

Solution

Le théorème des facteurs nous indique quex4 c'est un facteur def(x)=x364 sif(4)=0.

f(x)=x364To evaluate f(4) substitute x=4.f(4)=4364Simplify.f(4)=6464Subtract.f(4)=0

Puisquef(4)=0,x4 est un facteur def(x)=x364.

Essayez-le ! 5.5.21

Utilisez le théorème des facteurs pour déterminer s'il s'x5agit d'un facteur def(x)=x3125.

Réponse

oui

Essayez-le ! 5.5.22

Utilisez le théorème des facteurs pour déterminer s'il s'x6agit d'un facteur def(x)=x3216.

Réponse

oui

Accédez à ces ressources en ligne pour obtenir des instructions supplémentaires et vous entraîner à diviser des polynômes.

  • Diviser un polynôme par un binôme
  • Théorème synthétique de la division et du reste

Concepts clés

  • Division d'un polynôme par un monomial
    • Pour diviser un polynôme par un monomial, divisez chaque terme du polynôme par le monomial.
  • Division des fonctions polynomiales
    • Pour les fonctionsf(x) etg(x), oùg(x)0,
      (fg)(x)=f(x)g(x)
  • Théorème du reste
    • Si la fonction polynomialef(x) est divisée parxc, le reste l'estf(c).
  • Théorème des facteurs : Pour toute fonction polynomialef(x),
    • sixc est un facteur def(x), alorsf(c)=0
    • sif(c)=0, alorsxc est un facteur def(x)